中国矿业大学信息与控制工程学院，江苏 徐州 221116
提出了一种基于电磁诱导透明（EIT）的多功能偏振无关超表面，其基础结构由1个金属十字结构和4个方环结构组成，并引入了可调控材料硅（Si）以及二氧化钒（VO2），以实现温光双控。利用模拟计算和理论模型分析得到了基础结构作为双明模间接耦合形成EIT透明窗口的结论。由于EIT以及可调控材料的特性，本设计可以在分子传感、可控慢光以及双通道温光双控开关等领域实现应用，并且具有优异的性能。该结构对蔗糖溶液的传感灵敏度为97.6 GHz/（kg/m3），在分子检测领域展示出了巨大潜力。该结构实现了对慢光效应的可选择控制。依据EIT的作用机理，提出了利用可调控材料改变结构谐振进而控制电磁响应的设计思路，并实现了一种双通道温光双控开关，为今后的EIT超表面设计提供了参考。
表面光学 超表面 可调控材料 分子传感 慢光效应 温光双控开关
南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室，人工微结构科学与技术协同中心，江苏 南京 210093
高速率、低功耗的小型化电光调制器是现代电通信网络和微波光子系统的关键组成部分。基于人工表面等离激元的慢光效应，设计了一种利用金属光子晶体电极的马赫-曾德尔干涉仪电光调制器。通过在薄膜铌酸锂光子芯片上调控微波色散与群速度，实现了微波与光波之间更强的相互耦合作用。对电光重叠积分因子的分析表明，这种结构相较条形电极结构可以通过更短的传播长度得到相同的相移，实现高效的调制过程。同时，所提慢光效应结构也可以应用于其他集成化的电光器件。
光学器件 电光调制器 人工表面等离激元 慢光效应 薄膜铌酸锂 光学学报
2023, 43(19): 1923001
东北石油大学物理与电子工程学院，黑龙江 大庆 163318
从理论上研究了由一个单腔光力系统和一个辅助腔组成的耦合腔系统中光力诱导放大和慢光效应的特性。结果表明，如果采用高品质的辅助腔（具有很小的衰减速率），系统中探测场的强度可以得到显著放大。结果还发现，基于完美的光力诱导透明特性，该模型中的时间延迟很容易超过单腔光力系统中的时间延迟上限。此外，还研究了该系统中完美光力诱导吸收的有趣现象。该研究结果可以应用于现代光网络中的光传输。
量子光学 腔光力学 光力诱导放大 慢光 光力诱导吸收 激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1927001
1 上海理工大学光电信息科学与计算机工程学院，上海 200093
2 上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093
基于金属-石墨烯耦合的开口谐振环超材料，在0.8~1.2 THz范围成功实现等离诱导透明效应（PIT）。通过调节石墨烯的费米能级可以在0.929 THz和1.037 THz处实现振幅调制，最大调制深度分别为96.05%和65.40%。通过提出等效电容耦合结构来量化偏置电压与石墨烯费米能级的关系，该结构在慢光应用的研究结果表明，当偏置电压，石墨烯宽度为2 μm时，群延时、群折射率、延时带宽积和Q值分别可达93.12 ps，756.67，9.31，10.19。该研究结果对可调谐慢光器件的应用具有潜在的推动作用。
等离诱导透明 石墨烯 可调谐 慢光效应 太赫兹 光学学报
2023, 43(16): 1623025
太赫兹(Terahertz, THz)波在无线通信、生物医学、无损检测、军用雷达等领域具有潜在的应用前景。研究THz慢光效应对THz通信和检测技术具有非常重要的实际意义。目前已报道的THz慢光效应研究还面临一系列问题。由于具有结构设计灵活和电磁特性可设计的特点, 电磁诱导透明(Electromagnetically Induced Transparency, EIT)超材料为THz慢光效应提供了崭新的研究平台。介绍了基于EIT超材料的THz慢光效应的基本原理以及近年来的研究进展, 并对THz慢光效应的发展趋势进行了分析和展望。
超材料 太赫兹 慢光效应 电磁诱导透明 metamaterials terahertz slow light effect electromagnetically induced transparency
华侨大学 信息科学与工程学院, 福建 厦门 361021
为了实现对慢光群速度的控制，构建了石墨烯等离激元时间晶体慢光波导。对波导采用石墨烯等离激元时间晶体来构造用于传输的Zigzag拓扑界面通道，当结构一定时动态调节石墨烯纳米盘的外加偏置电压，即可获得若干不同时刻的色散曲线，并对相应的群速度进行研究。首先，通过对蜂窝状排列的石墨烯纳米盘的不同区域施加随时间周期性变化的偏置电压，来获得石墨烯等离激元时间晶体。当晶体时间平移对称性遭到破坏时，晶体带隙会随着时间周期性出现及消失，进而呈现出能带拓扑效应。接着，构造Zigzag拓扑界面分析不同时刻下存在的拓扑界面态及其慢光模式。然后，根据该色散曲线计算出对应的群速度。最后，通过数值仿真建立慢光波导模型，并在波导光能捕获点检测场增强过程。模拟结果表明：基于石墨烯等离激元时间晶体所设计的波导可以实现很好的慢光传输效果，在波导结构固定时可以动态调节光的群速度。慢光传输下光能捕获点实现了场增强效应。该慢光波导结构简单，可动态调谐，在慢光调制器件和光储存器件中具有广阔的应用前景。
慢光 石墨烯 等离激元时间晶体 动态调谐 slow light graphene plasmonic time crystal dynamical tuning
南京工程学院 信息与通信工程学院, 南京 211167
为了分析半导体光放大器(SOA)中慢光效应, 构建了基于SOA中相干布居振荡效应引起慢光现象的理论模型, 分析了SOA中电流的调制频率、调制电流大小、直流电流大小、线宽增强因以及调制电流的相移与相对相位对相位延时量的影响。分析结果表明: 慢光效应可以由调制电流的大小和调制频率控制; 当输入直流电流小于200 mA时, 对控制SOA中的慢光效果不明显; 与透明电流相比, 输入的直流电流较大或较小分别得到快光、慢光; 当线宽增强因子不为0时, 边带信号光从快光变为慢光; 当相移Ψ=0°或90°时一直为慢光, 当相移Ψ=180°时一直为快光; 改变调制电流的相对相位可以让信号在慢光和快光之间变换。
半导体光放大器 慢光 相干布居振荡 semiconductor optical amplifier, slow light, coher
为进一步提高通信系统的传输容量, 采用全矢量有限元法对光子晶体少模光纤进行优化, 计算了光子晶体少模光纤中受激布里渊散射(SBS)各模式的光场分布及有效模场面积, 模拟了泵浦功率对LP01模和LP11模的慢光延时及展宽因子的影响。结果表明: SBS阈值随光纤有效长度的增加而逐渐减小；相同条件下, LP01模的SBS阀值小于LP11模的SBS阀值, 但LP01模的慢光延时大于LP11模；两模式的慢光延时及展宽因子随输入泵浦功率增加而线性增大。优化输入泵浦功率可得LP01模和LP11模的慢光延时分别为881 ns和533 ns, 对应的展宽因子分别为1.453和1.293。
声光耦合 光子晶体少模光纤 慢光 空分复用 受激布里渊散射 acousto-optic coupling photonic crystal few-mode fiber slow light space division multiplexing stimulated Brillouin scattering
兰州交通大学电子与信息工程学院，甘肃 兰州 730030
为了获得优异的慢光性能，设计一种在逆时针旋转45°的完整正方晶格的中心行及与其相邻的第二行引入非本征缺陷棒的光子晶体波导（PCW）。引入的连续腔作为电磁能量的存储器和光速减速器，用于PCW中的慢光传输，也适用于光通信、光计算和光信号处理领域。采用平面波展开法研究所提结构的慢光传输特性，分析了结构参数对慢光性能的影响，最终在归一化延迟带宽积（NDBP）达0.40的情况下，带宽达到23.37 nm。所提结构的设计方法为进一步提升具有高带宽和高NDBP慢光的存储容量提供了重要的理论依据。
光学器件 光子晶体波导 慢光 群速度 群速度色散 归一化延迟带宽积 激光与光电子学进展
2021, 58(7): 0723002
北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
设计了一种超材料三维模型,由闭合方环和4个开口谐振方环通过正、反向双开口方环与闭合方环相互耦合来组成,在太赫兹范围内具有多波段电磁诱导透明(EIT)效应。该结构分别实现了在1.21、1.46、1.61、1.98THz这四波段的电磁诱导透明现象,并且谐振强度均达到0.9左右。通过将结构单元进行拆分并相互对比分析,研究了该超材料结构产生多波段EIT效应的物理机理,并重点分析了开口大小、闭合方环尺寸对EIT强度与带宽的影响。通过对三维立体结构仿真分析可知,所设计的超材料不仅在多个波段获得了较高的折射率灵敏度,还具有高强度、多频点的慢光效应。因此,其在折射率传感与光缓存器件等领域,具有良好的应用前景。
材料 超材料 电磁诱导透明 多波段 太赫兹 慢光效应
