1 南开大学物理科学学院,泰达应用物理研究院,弱光非线性光子学教育部重点实验室,天津 300071
2 山西大学极端光学协同创新中心,山西 太原 030006
光学元件的小型化与集成化一直是光场调控和集成光学领域的研究重点与难点之一。光学人工微结构具有在亚波长尺度上灵活调控光场振幅、偏振、相位、频率等属性的能力。通过与片上光波导或微腔集成,人工微结构可以为实现更紧凑的片上集成光子学器件以及更精确、更丰富的光场调控提供新的解决方案和更多的可能性。本文依据片上集成人工微结构在不同环节中调控的光场类型的差异,将其分成三类进行了讨论。介绍了基于不同设计原理的片上集成人工微结构在自由空间光入射耦合、波导模式面内调控以及离片辐射场调控方向的研究进展,并对该领域的部分新兴方向进行了展望。
人工微结构 超构表面 光场调控 集成光学 微纳光学 光学学报
2024, 44(10): 1026004
光学学报
2023, 43(16): 1623000
1 南开大学物理科学学院,泰达应用物理研究院,弱光非线性光子学教育部重点实验室,天津 300071
2 南开大学材料科学与工程学院,智能传感交叉科学中心,天津 300350
3 山西大学极端光学协同创新中心,山西 太原 030006
空间光学模拟计算具有大规模并行计算、低功耗和超快响应速度的信息处理优势,在图像处理、边缘检测和机器学习方面显示出巨大的应用潜力。本文回顾了空间光学模拟计算的发展,着重阐述了空间光学模拟计算结合超表面在不同理论模型及体系中的研究进展与应用,通过引入人工微结构替代传统大尺寸光学元件,推动空间光学模拟计算器件向微型化、集成化发展;总结了基于自旋轨道耦合、拓扑等物理效应的新型空间光学模拟计算最新进展,为实现超带宽高速信息处理提供了新思路;对空间光学模拟计算现有挑战和研究前景进行了分析和讨论。
空间光学模拟计算 空间微分器 傅里叶光学 超表面 光学自旋霍尔效应 光学学报
2023, 43(16): 1623006
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Advanced Transducers and Intelligent Control System, Ministry of Education and Shanxi Province, College of Physics and Optoelectronics, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China
2 Key Laboratory of Chemical Biology and Molecular Engineering, Ministry of Education, Institute of Biotechnology, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
3 Key Laboratory of Weak Light Nonlinear Photonics, Ministry of Education, Renewable Energy Conversion and Storage Center, School of Physics and TEDA Institute of Applied Physics, Nankai University, Tianjin 300071, China
Although previously reported terahertz absorbers can achieve high-sensitivity refractive index sensing, the resonant peak is too broad, which leads to a low figure of merit (FOM). Transmissive sensors based on bound states in the continuum (BIC) can achieve high FOM, but they have some limitations in high sensitivity. Herein, we propose a periodic triple parallel metal bars structure to obtain high quality, a strong field, and multiple hot spots by the Friedrich–Wintgen BIC. Numerical results show the sensitivity and FOM can reach 1877 GHz/RIU and 665, respectively. Compared to the previously reported transmissive sensors based on BIC, the sensitivity has been greatly improved.
Fano resonance bound states in the continuum terahertz high-sensitivity sensing Chinese Optics Letters
2023, 21(3): 031202
红外与激光工程
2021, 50(5): 20211027
1 南开大学物理科学学院, 天津 300071
2 南开大学泰达应用物理研究院弱光非线性光子学教育部重点实验室, 天津 300457
3 山西大学极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
4 山东师范大学光场调控及应用协同创新中心, 山东 济南 250358
单光子和多光子量子态的制备与操控对量子信息技术的发展和应用至关重要。在实现量子器件小型化和集成化的基础上对量子态进行有效制备和操控是目前量子信息技术研究领域的前沿问题。作为一种平面光学人工微结构阵列,超表面能够在亚波长尺度上实现对光场振幅、相位和偏振态等多个维度的有效控制,为微纳光学器件的设计提供了一种全新方式。近期研究表明,高效率超表面是实现小型化和集成化量子器件的理想平台。总结了近年来可见光和近红外波段高效率超表面的设计原理及其应用方向,并在此基础上对超表面在提高单光子发射器性能方面和在多光子纠缠态制备与操控方面的重要工作进行了总结。
光学器件 超表面 集成光学器件 量子信息 单光子 量子纠缠