《基於納米光學的光邏輯運算研究》是依託北京郵電大學，由於麗擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於納米光學的光邏輯運算研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：於麗
- 依託單位：北京郵電大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
表面等離激元亞波長特性使獲得納米尺度的光子學器件成為可能，未來有望實現光計算和全光納米器件集成模組，極大提升信息處理能力。結合國內外研究熱點、發展趨勢以及我們前期已有的工作基礎，我們擬開展基於表面等離激元效應的光邏輯運算研究。我們的研究將從表面等離激元的特性出發，利用模式激發條件、模式耦合規律、駐波場分布特點和干涉原理等，通過解析分析和數值模擬等手段，研究實現基本光邏輯運算的物理思想和方法；進一步利用非線性光學效應和光電效應，通過調控表面等離激元的特性，實現單一結構中不同邏輯運算的切換；探索精密製備金屬微納結構的工藝和技術，獲得具有優良特性的新型金屬微納結構；利用共聚焦掃面光學系統和泵浦-探測光學系統，實驗上展示光邏輯運算，獲得具有功能性的邏輯運算物理模型。
結題摘要
表面等離激元是一種自由電子和外界光子相互作用而形成的束縛在金屬和介質界面上的表面電磁波。它具有亞波長束縛特性和突破衍射極限的特點，因此基於表面電漿光波導的光子器件的尺寸可在亞波長尺度內，為未來實現光計算和全光納米器件集成提供了可能。我們利用表面等離激元的這些特性展開了光邏輯運算的研究。我們從表面等離激元的特性出發，通過解析分析和數值模擬等手段，利用多模干涉理論和駐波場分布特點等，研究並實現了全光邏輯運算的物理思想和方法。我們設計多種金屬納米波導結構，通過研究波導內部的模式分布、光學透射回響，揭示出了金屬納米波導結構的耦合規律，發現了實現全光邏輯運算的方法；在樣品製備方面，我們成功製備了多種金屬微納結構，這些結構包含豐富模式和光學回響，可以用於全光邏輯運算探索與研究；在光學系統搭建發麵，我們搭建了多種光學系統，包括共聚焦掃描顯微系統、傅立葉成像系統、暗場顯微系統等。利用上述理論研究、光學系統和製備的樣品，我們在全光邏輯運算方面取得突出成果。我們研究了納米矩形腔、圓形腔和對稱十字形諧振腔結構以及矽基混合多模式干涉波導的電磁場分布特點和光學透射回響，實現了每種結構中不同的邏輯運算。我們還通過在表面等離激元在金屬波導中引入各向異性介質，利用具有上下對稱結構的各向異性介質實現了輸出非對稱的結果，獲得了異或邏輯門的功能。我們還提出一種基於多模式干涉原理的二進制振幅鍵控多功能邏輯門和一種基於2×2 矽基混合多模式干涉波導耦合器的二進制相位鍵控邏輯門，可以同時實現或、與、異或等全光邏輯運算。
