矽基集成時域隱身器件機理研究

《矽基集成時域隱身器件機理研究》是依託華中科技大學，由董建績擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：矽基集成時域隱身器件機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：董建績
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

時域隱身，一種基於時空二元性原理從空間隱身引申而來的技術，自2011年首次被提出後，在國際上掀起了一股研究熱潮，它在保密通信和信息安全領域有潛在套用價值。時域隱身的核心部件是時域透鏡，然而時域透鏡在時間孔徑、轉換效率和回響頻寬方面尚存在若干難點和關鍵物理問題，阻礙時域隱身的套用。本項目創新性地提出了基於電調矽基微環諧振器的時域隱身新方案，利用電調微環的諧振頻率漂移量隨調製電壓線性變化的特點實現大頻寬、大時域孔徑和高轉換效率的時域透鏡功能，從而克服傳統時域透鏡存在的若干缺陷。本項目對高Q值電調微環諧振器的頻譜漂移特性進行理論建模、性能分析和實驗測試，重點解決器件製備過程中的工藝難題，如電調微環中的載流子色散效應對摺射率和吸收的調控機制和電光調製效率增強的問題，並對時域隱身的系統原型進行實驗檢驗和最佳化，最終探索一套相對完善的時域隱身的理論體系、實驗平台及其在信息安全和預警系統的潛在套用。

結題摘要

時域隱身自2011年首次被提出後，在國際上掀起了一股研究熱潮，它在保密通信和信息安全領域有潛在套用價值。本項目創新性地提出了基於電調矽基微環諧振器的時域隱身新方案，具體研究成果包括如下內容：第一，基於電調微環諧振器和光學頻率梳，實驗得到了掃頻濾波型時域透鏡，並進一步獲得了較大有效隱身視窗的現場可程式通信速率的時域隱身，在實驗上打開了3.365ns的有效隱身視窗，是之前記載值的17倍；同時實現了隱身視窗的可調諧性；本實驗首次驗證了有效隱身視窗開關線上可程式的時域隱身系統，這使得該系統能夠套用至數據盾中；第二，基於夫琅禾費衍射，設計並實驗實現了大隱身視窗比（88%）的通信速率下的時域隱身，這是至今為止實驗獲得的最大隱身視窗比的時域隱身；第三，將時域隱身拓展出時域幻覺與時域馬賽克兩個新概念，並從功能的角度設計了一種基於光纖系統的通信速率時域幻覺和時域馬賽克實現方案；第四，設計並製作了超高Q值(1百萬)的微環諧振器，構建了超窄帶(170 MHz)可調集成微波光子濾波器，並將其套用在跳頻信號產生、微波頻率測量等方面；第五，提出並實現了基於慢光效應的高效石墨烯熱電極，慢光和石墨烯的相互作用有效地增強了光與物質的相互作用，提高了熱效應對光場的調控效率，同時大幅縮短了回響時間，實現了迄今為止最快的矽基熱電極。在該項目的資助下，發表於本課題相關的 SCI 論文總計35 篇，其中影響因子大於 2 的論文總計30篇，包括《Nature Communications》論文1篇、《Light Science and Applications》1篇，獲得國家發明專利 6 項，獲得基金委優秀青年基金項目1項。培養博士生 8名，培養碩士生 6 名。項目組成員1人獲得王大珩高校學生光學獎，1人獲得中國電子學會優秀博士學位論文獎，主辦國際學術會議 POEM兩次，在國際學術會議上做邀請報告17次，項目結題成果整體上超過預期研究成果。