《基於光微流控技術的電漿共振波導光子器件的研究》是依託華南師範大學，由梁瑞生擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於光微流控技術的電漿共振波導光子器件的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：梁瑞生
- 依託單位：華南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於表面電漿激元具有突破衍射極限、場空間局域增強等特點，成為製作光集成器件的極佳選擇。製作各種結構緊湊，具有各種光學性能的表面電漿光器件已取得長足的進展，但如何對表面電漿進行有效的調控依然是一大難題。利用聲光、電光和克爾效應等進行的調控存在調製範圍小、調製精度差、難度大等缺陷。採用光學微流控技術對表面電漿波導進行調控，由於流體對金屬電子密度和電荷分布沒有影響，且流體具有相對摺射率大，形狀可變等特點可以在晶片上構建波導、透鏡、光開關和濾波器等光學器件，並實現交換、顯示和存儲等功能，實現光子器件的微型化和可調化，這對於光器件的集成化無疑是一個有益的嘗試。本課題將構建適合光微流操控的微腔結構，探索用光微流技術操控的表面電漿微腔的新方法和新途徑，為製作微流體控光子器件提供理論和實驗的重要依據，促成這些新穎的微流控集成光學元器件在未來的信息領域中得到套用。
結題摘要
本項目組四年來主要開展微/納光調控器件和性能、感測器和光量子信息傳遞等方面的研究，在國內外學術刊物發表論文35篇，國內專利3項。現分五個方面匯報如下： 1、在表面等離子激元光波導器件的研究中，我們設計了多種不同結構的表面等離子波導腔並對其光學特性進行了深入的探討。發現通過改變不同腔的參數，可以人為地調控共振腔的透過率和波峰位置。尤其是我們提出的一種基於圓盤諧振腔非對稱納米帶通濾波器，模擬結果表明，改變納米圓盤半徑和波導間耦合距離可以有效調節其傳輸特性。通過延長輸入/輸出端的波導長度，可以抑制濾波器輸出的共振模式。由此設計的解波分復用器，實現了對圓腔中兩個模式的分離，透過率高達70%。這些微納器件為光學系統結構的可調化、功能的集成化和系統的微型化提供了很好的設計思路。 2、在設計好的微/納波導腔中進行調控以達到改變其輸出特性，實現一機多用目的是困難很大的工作。我們根據光微流控的特點，分別設計了圓盤波導腔等多種適合液控的波導腔，通過注入不同折射率的液體和改變注入腔內液柱體積等手段，可以實現輸出波長的調節。在納米圓盤結構中填充液晶和乙醇可獲得光開關和溫度探測器的功能，實現多功能微納器件的效果。 3、在深入開展表面等離子微/納器件光學性能的研究過程中，得到許多類電磁誘導透明（EIT）現象和慢光效應。我們分別在金屬-介質-金屬結構和石墨烯等超材料中實現了類電磁誘導透明現象，其透過率可達到90%左右，品質因子可達到139，慢光效應指標群指數高達88。這在超快光開關、光存儲、慢光器件中具有巨大的套用價值。 4、項目組在微納感測器的研究中提出了多種可用作感測器的波導腔如：對稱雙邊耦合納米盤諧振器多功能波導腔等，通過FDTD仿真分析，發現共振波長的平移與注入材料的折射率存線上性關係，通過改變結構參數和填充液晶材料等物質，可作為折射率靈敏度和溫度感測器，其靈敏度可達10-7量級。有些器件兼有感測器和濾波器的作用，實現一器件多功能的效果。 5、在量子通信方面提出了光子和量子點自旋之間的信息傳遞方案，並推廣到光子之間和量子點自旋之間的信息傳遞。該方案具有較高的保真度。光子和量子點自旋之間的信息傳遞實現了傳播量子比特和存儲量子比特的相互作用，為實現量子信息的存儲和讀取提供了一條非常好的途徑。 在四年里，培養碩士研究生34名，博士研究生2名。獲得廣東省優秀學術論文二等獎一項。
