套用非互易光子晶體構建慢光系統的理論與實驗研究

《套用非互易光子晶體構建慢光系統的理論與實驗研究》是依託南京大學，由蒲殷擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：套用非互易光子晶體構建慢光系統的理論與實驗研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：蒲殷
• 依託單位：南京大學

項目摘要

慢光傳播是當代光電工程和光通信技術中的一個重要問題。作為未來光通信的核心技術，慢光技術的發展直接影響到現代光子網路的構建和未來混合量子網路的開發。本項目結合電磁手性邊緣態這一熱門話題，提出了一種基於非互易光子晶體邊緣態的新型慢光波導。利用手性邊緣態的獨特電磁特點，該慢光波導有效避免了材料損耗和慢波的回傳問題。通過研究拓撲結構、占空比、波導寬度、邊界散射、線缺陷等對霍爾手性邊緣態和磁等離激元邊緣態的群速度、頻寬寬度等慢光性能的影響，設計製備具有高慢光因子和絕對頻寬的高性能非互易慢光波導。課題以理論分析為指導，在電磁仿真的基礎上，分析了導波在慢光波導中傳播的相位特點，提出微波段電磁波群速度測量的新方法。根據材料的實際電磁物性，通過開展相關實驗，驗證理論結果，發現新現象提出新問題，為製備新型光器件奠定基礎。

結題摘要

慢光是指電磁波的導波群速度小於光在真空中的傳播速度，其可極大地減小光器件的尺寸，完成光信號的放大、存儲和再生等一系列對光信號速度有精確控制的任務，可以用來實現高靈敏度的感測，提高未來無線感測器網路的抗干擾性。同時，慢光增強了電磁波和其他粒子、機械波的相互作用時間，這對促進多學科交叉，發現新物理現象至關重要。背向散射和損耗是影響傳統的慢光系統的兩個主要因素，如何解決高損耗帶來的影響，提高傳輸效率成為慢光技術發展的重中之重。本項目以解決以往慢光系統中高損耗和回傳的問題為出發點，以構建寬頻帶高傳輸效率小尺寸慢光波導為目標；結合當下熱門課題電磁手性邊緣態，以微波段磁性光子晶體為研究對象，深入研究電磁波在邊緣態的傳輸、激發特點，構建具有單向傳輸特點的慢光波導，豐富構建慢光波導的方法；通過搭建測試平台開發測量軟體，實驗驗證單向慢光波導。在保證系統時間反演對稱性破缺的條件下，利用鐵氧體磁等離激元共振的特性，實現了對電磁波的捕獲，實現電磁波導波群速度降為0。通過融合手性邊緣態和等離激元單向態形成了幾何尺寸小(單鏈鐵氧體)，慢光頻寬寬（4GHz）的慢光波導。仿照數字通信系統中的調製過程，深入研究了多模慢光波導的設計，模擬了電磁的頻分復用的調製過程，提高了信息的傳遞量。該項目的研究對慢光的設計提供了新的理論基礎，對未來光電路的搭建具有十分重要的意義。