1 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室，陕西 西安 710119
2 中国科学院大学，北京 100049
3 南京大学固体微结构物理国家重点实验室，南京大学物理学院，江苏 南京 210093
4 南京大学人工微结构科学与技术协同创新中心，江苏 南京 210093
5 浙江大学光电科学与工程学院，浙江 杭州 310027
光学超构表面凭借其小型化集成化的优势和对光场出色的调控能力，近年来已被深入应用于光学微操控技术研究，这标志着该交叉领域进入了新的发展阶段。特别地，由于超构表面的尺寸在亚波长级别，具有被光场驱动从而产生机械运动的潜力，这一特性为新一代光驱动的人工微机器人提供了重要的理论基础和技术支撑。本文依次从光学微操控的基本原理和超表面的相位机制出发，详细回顾了基于超构表面的多种微操控器件，包括超构表面光镊、多功能微操控系统、超构机械等，并结合微纳结构的拓扑光学性质，对拓扑光操控等新奇效应进行了探讨。最后，本文展望了超构表面微操纵技术的未来发展方向和目标。
超构表面 光学微操控 光镊 光子力学
李中宇 1,2,3,*章羚璇 1,2,3曾超 1,2,3杜书剑 1,2,3[ ... ]张文富 1,2,3
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院西安光学精密机械研究所 中英联合微纳光子学研究中心, 西安 710119
基于硅基光学相控阵, 提出一种结合了相位控制和不同周期光栅发射器的点阵扫描法, 以实现大范围的二维光束扫描.对光束扫描装置进行仿真计算, 结果表明, 仅使用单波长的光源即可实现120°×100°的扫描范围和超过16×400个可分辨点.此光束扫描装置在应用时, 同一时刻仅需要一部分有源器件工作, 降低了相调所需的电能耗.所提方法为实现大范围、低成本和低功耗的二维光束扫描装置提供了一种可能的解决方案, 尤其适用于低成本的固态激光雷达.
光电子学 光学相控阵 光栅 绝缘体上硅 光束扫描 激光雷达 Optoelectronics Optical phased array Grating Silicon-on-insulator Beam steering LiDAR 杜书剑 1,2,3,*章羚璇 1,2,3王国玺 1,2,3李中宇 1,2,3[ ... ]张文富 1,2,3
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 西安光学精密机械研究所 中英微纳光子学联合研究中心, 西安 710119
通过两级定向耦合器结构实现了光学相控阵天线阵列的二维排布, 并设计了特殊C形弯曲波导进行热调作为阵元的相位控制器.提出一种针对阵元数量不高的稀布片上光学相控阵远场高阶干涉栅瓣的压缩方法.将均匀的阵元间距通过爬坡算法优化成非均匀间距, 以破坏栅瓣产生所需的干涉相长条件, 实现对栅瓣的压缩作用.在1 310 nm波长, 通过时域有限差分法对基于微型光栅耦合器天线的稀布阵列进行计算分析, 结果表明优化的阵元间距能实现-6～-7dB的栅瓣抑制比.
硅光子学 相控阵 爬坡算法 光栅 栅瓣 干涉 Silicon photonics Phased array Hill climbing algorithm Gratings Side lobe Interference
1 西安邮电大学 电子工程学院, 西安 710121
2 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 西安 710119
3 中英联合微纳光子学研究中心, 西安 710119
4 中国科学院大学, 北京 100049
提出了一种分离的导模共振滤波器.该结构由光栅层和两个被空气薄层隔开的平板介质波导组成.使用时域有限差分法分析了该光栅结构在不同的结构参数下的光谱特性.研究表明, 当TM偏振入射时改变空气薄层的厚度可以实现共振波长的可调谐, 并且共振波长几乎随着空气薄层厚度线性变化.浅调制光栅被用于实现窄线宽特性.波长可调谐范围为1 515~1 558 nm, 半高全宽小于0.6 nm.
光栅 导模共振 窄带 滤波器 可调谐 Grating Guided mode resonance Narrowband Filter Tunable 光子学报
2017, 46(12): 1223001
