《基於超表面超材料的多路光學渦旋拓撲荷檢測器件研究》是依託深圳大學，由謝振威擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於超表面超材料的多路光學渦旋拓撲荷檢測器件研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：謝振威
- 依託單位：深圳大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
光學渦旋以其所具有的獨特動力學特性、軌道角動量特性以及不同拓撲荷之間的彼此獨立可分離性，在光學微納顆粒操控、量子信息以及大容量短距離光通信等領域有重要的研究價值和廣泛的套用前景。而多路渦旋的檢測技術是實現這些套用的關鍵核心技術之一。然而現有的渦旋檢測技術多數基於傳統全息干涉測量技術、二元相位光柵分離檢測等，這些傳統檢測方法一般存在部件多、體積大、檢測過程複雜、效率低下等缺點，難以實現系統小型化、集成化，檢測簡單化、晶片化。本項目針對傳統技術的這些缺點，結合超表面超材料的新技術，研究基於亞波長微納結構共振的金屬和矽基同軸多路光學渦旋檢測器件，顯著減小器件的物理尺寸、提高器件的集成度。為將來的光互聯、光交換晶片研究奠定基礎，對於推動我國下一代通信以及計算技術的發展有重要意義。
結題摘要
本項目主要研究了超表面光場調控機理，並利用相關機理實現了多路渦旋拓撲荷的檢測器件。經過三年的研究工作，項目已經順利完成並超過了預定目標，具體完成情況及取得成果包括：（1）在超表面光場調控機理研究方面，我們將具有偏振選擇回響得多納米狹縫陣列與傳統的迂迴相位技術相結合，實現了超過1000納米頻寬的光波前多參量的同時調控；（2）利用小型化的渦旋光柵實現了對矢量渦旋光束拓撲荷的檢測，進一步將其加工在光纖端面，實現了全光纖的OAM復用通信；（3）在表面波拓撲荷檢測方面，我們將超表面全息技術與可以對光子自旋回響的幾何相位調製技術相結合，實現了自旋可控的片上OAM定向耦合。進一步實現了一種針對表面等離極化激元的光子自旋霍爾透鏡（pSHL）。它可以同時實現受入射圓偏振光（CPL）的手性控制的空間分離的聚焦和光子傅立葉變換，利用它也實現了對多個OAM模式的檢測；（4）在矽基集成器件方面，我們設計實現了一種多路復用的片上OAM發射器，它具有從1450到1650納米的超寬頻回響。進一步利用逆向設計的原理，我們實現了一種矽基集成的片上自旋霍爾元件，它既具有高的檢測和發射效率，又具有近200納米的工作譜寬。相關研究成果發表在《Light: Science & Applications》、《ACS Photonics》、《Photonics Research》等高影響力期刊上。本項目所研究實現OAM復用器件在頻寬、復用和集成方面具有優越性能，因而有望在OAM通信領域發揮重要作用，對於下一代大容量通信技術的發展有著重要意義。
