超快速二維有機複合材料光子晶體全光二極體研究

《超快速二維有機複合材料光子晶體全光二極體研究》是依託北京大學，由胡小永擔任負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：超快速二維有機複合材料光子晶體全光二極體研究
• 項目負責人：胡小永
• 項目類別：面上項目
• 依託單位：北京大學

項目摘要

有機共軛非線性材料具有較大的三階非線性光學係數和飛秒量級的超快速非線性時間回響。通過在有機共軛非線性材料中摻雜高非線性的雷射染料或者金屬納米顆粒而構造的有機複合材料具有優異的非線性光學性能。二維有機複合材料光子晶體的結構設計簡單、加工製備方便。研究實現高Q值有機複合材料光子晶體微腔的方法；研究有機複合材料光子晶體微腔的光子局域特性；研究有機複合材料光子晶體微腔在飛秒強雷射作用下的超快速可調諧特性,以實現具有較高的正反向透過率對比和超快速時間回響的全光二極體的功能。這些研究成果在以集成光子器件為基礎的全光計算和光通訊等領域將具有重要的套用前景。

結題摘要

實現了超寬頻低功率有機光子晶體全光二極體，工作閾值光強僅為10 kW/cm2，正反向透過率對比達到1000，工作頻寬高達53 nm；實現了低功率全光超快可調諧納米複合材料光子晶體Fano共振，在850 kW/cm2 的弱泵浦光作用下，Fano共振中心波長連續可調範圍為60 nm，回響時間121 ps；實現了基於非線性特異材料的全光超快可調諧表面等離激元誘導透明，在0.1 MW/cm2 的弱泵浦光作用下，透明視窗中心波長連續可調範圍為86 nm，回響時間51 ps；實現了基於一維啁啾光子晶體的寬頻全光路由器，工作頻寬達到200 nm；實現了基於表面等離激元的XNOR、XOR、NOT、OR四種全光邏輯門，器件特徵尺度5 μm，“0”和“1”的強度對比達到24 dB；實現了單向表面等離激元發射器，消光比高達30 dB；實現了基於光子帶隙工程的全光邏輯鑑別器和編碼器，工作頻寬達到250 nm；這些結果對於超高速信息處理晶片的研究將具有重要意義。