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oe1(光电查) - 科学论文

13 条数据
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  • 使用嵌入弹性体纳米片中的铝亚波长光栅的可拉伸高粘附性等离子体超表面片

    摘要： 过去十年间，等离子体超表面在器件应用领域备受关注。动态颜色调控（DCT）通过控制周期性纳米结构的位移实时产生不同颜色，是等离子体超表面应用于光学应变传感器或显示器件的重要潜能之一。本研究采用聚乙烯醇牺牲层通过牺牲释放法，制备了嵌入400纳米厚弹性体纳米片中的铝基超表面。该等离子体超薄片不仅呈现表面等离子体激发的七彩光谱，还能通过拉伸弹性体纳米片实现动态颜色调控。每个设计栅格周期为300-600纳米的像素单元均发射出电磁仿真预期的明亮色彩。此外，拉伸该等离子体超薄片可在可见光波段（495-660纳米）实现动态颜色调控。最大厚度仅400纳米的自支撑超薄片可通过后处理转移工艺轻松集成至各类有源器件。由于薄膜厚度仅数百纳米，拉伸该超薄片所需作用力较既往报道的等离子体超表面降低约三个数量级（×10^-3）。这些成果为基于等离子体超材料实现新型微器件功能奠定了基础。

    关键词： 等离子体激元超材料、弹性体纳米片、动态颜色调控、亚波长光栅、表面等离子体

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 单偏振硅高阶模（解）复用器

    摘要： 集成光子芯片上的模分复用技术对未来光网络至关重要。高阶模复用可有效提升传输容量。本研究提出并实验验证了一种基于硅基亚波长光栅（SWG）结构的高阶模（解）复用器，该器件支持TE偏振光（TE0至TE10）的11模（解）复用功能。所提出的模（解）复用器由三个定向耦合器和七个基于SWG的定向耦合器构成。测试结果表明，在1545纳米波长下，全部11个通道均具有低串扰值（-15.4分贝至-26.4分贝）和低插入损耗（0.1分贝至2.6分贝）。据我们所知，该器件实现了硅基光子芯片上最高阶模的（解）复用功能。

    关键词： 光子集成电路、硅光子学、复用技术、亚波长光栅、模式

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 介电导模共振结构与共振超表面中的非线性光学

    摘要： 非线性光学是光子学研究的重要领域，可实现发光、频率转换和超快光开关等主动光学功能，应用于光通信、材料加工、精密测量、光谱传感及无标记生物成像等领域。当前非线性光学研究的前沿课题是利用表面浮雕超表面中的特殊光学共振效应，在亚波长尺度的超小型结构中实现高效光学功能。这类人工表面可通过独特物理机制设计出高品质因子共振模式，从而增强非线性光学相互作用。本文综述旨在介绍基于介电材料的亚波长周期结构这一新兴非线性光学领域，重点阐述如何实现高效谐波发生器、波长混合器及光开关等器件。介电超表面能支持高品质因子共振（其电场集中于介质内部或邻近区域），同时可在高光强下稳定运行而不受损。文中将所研究的周期性介电结构分为导模共振结构和共振超表面两大类，探讨了周期光子结构中导模共振、类电磁诱导透明共振及连续体束缚态共振的基本物理机制，并评述了这些结构中各类非线性光学过程的研究实例。最后展望了大面积超表面制备、非线性过程效率提升技术、异质集成以及向紫外/红外非常规波段拓展等未来研究方向。

    关键词： 谐波生成、导模共振、四波混频、米氏散射、光学共振、非线性光学、亚波长光栅、法诺共振、光开关

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 基于波导结构的亚波长光栅可见光波段双波长滤光片

    摘要： 我们采用亚波长光栅（SWG）/波导结构实验验证了双波长滤波器。通过设计SWG与波导的结构参数，在可见光波段实现了反射峰调控。为研究该结构的光学响应，采用时域有限差分法（FDTD）计算了电磁场分布特性。FDTD模拟预测该结构可在可见光波段产生双反射峰，电磁场分布分析表明这些反射峰源于SWG与波导中的共振效应。采用常规电子束光刻技术制备SWG/波导器件后，在486 nm和590 nm波长处分别观测到带宽为45 nm和58 nm的双反射峰。实验证实该方案无需复杂工艺即可成功实现双波长滤波功能。

    关键词： 双波长滤波器，波导，导模，亚波长光栅

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [IEEE 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 中国黄山(2019年8月5日-8月8日)] 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 基于SWGs辅助MMI的偏振不敏感波导交叉结构

    摘要： 基于亚波长光栅（SWG）辅助多模干涉（MMI）的偏振不敏感波导交叉结构在绝缘体上硅（SOI）平台被提出并验证。该器件在1500-1600nm波长范围内对TE和TM偏振均呈现低插入损耗与低串扰特性，在1550nm处TE（TM）模式损耗分别为0.69dB（0.61dB）。采用单次刻蚀工艺可实现12.5×12.5μm2的紧凑尺寸，进一步分析表明MMI结构具有±30nm的工艺容差。该器件适用于具有偏振复用/解复用功能的光子集成电路。

    关键词： 波导交叉、偏振不敏感、亚波长光栅、多模干涉

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [IEEE 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 中国黄山(2019年8月5日-8月8日)] 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 基于亚波长光栅反射器的液晶可调谐窄线宽滤波器

    摘要： 我们展示了一种由分布式布拉格反射镜（DBRs）和亚波长光栅（SWGs）反射器组成的电调谐液晶（LC）滤波器，该滤波器可实现液晶的均匀排列。该滤波器实现了60纳米的宽连续调谐范围和小于1纳米的线宽。

    关键词： 光学微腔、亚波长光栅、液晶、可调谐

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 芯片级亚波长光栅法布里-珀罗腔，面向集成腔光力应用

    摘要： 亚波长光栅（SWG）周期性介质由介电常数交替的薄层构成，其周期Λ远小于入射波长，从而有效抑制衍射或干涉效应。作为良好的一阶近似，SWG介质可视为具有介电常数平均化效应的均匀无损介质[1]。2010年首次提出并验证了将SWG介质用作光学波导芯层和/或包层材料的方案[2]，通过简单光刻图案化即可实现光折射导波指数的便捷调控。此后，SWG波导在波导交叉、多模干涉仪、光学滤波器、中红外波导乃至生物传感等领域获得广泛应用[3]。我们提出将SWG波导集成于悬浮法布里-珀罗（FP）腔结构（见图1a）：腔体核心由硅/空气交替的SWG薄层构成，输入输出镜面采用直接布拉格反射器（DBR），整个结构通过两根支撑臂实现完全悬浮。本文阐述了该腔体的理论建模、工艺实现及光学特性表征——设计过程结合了采用等效折射率处理SWG介质的解析模型与二维有效折射率时域有限差分（FDTD）仿真，并在200mm绝缘体上硅（SOI）晶圆上通过电子束光刻制备波导层，最终在1520-1580nm波长范围进行全晶圆光谱测试。截至发稿时，测得2μm长腔体的光学品质因数达10,000。我们认为此类悬浮结构可用于腔光力力学领域（光学腔与机械谐振器耦合的系统[4]）。由于完全悬浮特性，该结构预期会产生机械共振，其表现类似于双端固支多孔悬臂梁（见图1c）。除传统腔长变化导致的相位偏移外，SWG波导等效折射率随周期Λ（即腔体长度）变化的特性还将引入额外相位偏移?；诖烁郊有вΓ颐窃て诮迪智抗饬︸詈纤俾?。

    关键词： 亚波长光栅、绝缘体上硅、光学波导、法布里-珀罗腔、腔光力学

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 具有抑制瑞利异常的金属-绝缘体-金属等离子体光栅滤波器

    摘要： 等离子体光栅滤波器可通过单次光刻工艺制造，从而降低高光谱相机中彩色滤波器的成本。然而由于瑞利异常（RA）峰的存在，此前一直无法在不牺牲光谱纯度的前提下设计出覆盖宽光谱范围的滤波器阵列。本文提出一种采用金属-绝缘体-金属（MIM）结构且能抑制RA峰的等离子体光栅滤波器设计方案。该滤波器可在不损失光谱纯度的情况下扩展光谱范围。通过所提出的MIM结构，底部光栅结构空气侧支持的表面等离极化激元（SPP）模式会被顶部光栅结构上的第二组SPP模式抵消。这使得能够设计出具有更宽光谱范围的滤波器阵列，并实现瑞利异常峰抑制效果提升两倍以上。

    关键词： 亚波长光栅、等离子体激元学、波长滤波器件

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 亚波长光栅槽波导的模式灵敏度分析

    摘要： 本文研究了亚波长光栅槽（SWGS）波导的模式灵敏度（Smode）。该参数是传感器、调制器和热控器件等各类波导光子电路中的重要指标，用于衡量波导有效折射率对包层介质折射率扰动的敏感程度。SWGS波导结合了槽波导与亚波长光栅波导的灵敏度增强特性，展现出高模式灵敏度。研究采用时域有限差分法对这种混合结构进行分析、设计与优化，并将SWGS波导集成于马赫-曾德尔干涉仪，在绝缘体上硅平台进行实验制备以测定Smode值。实测79%的Smode值与理论预测的83%相符。

    关键词： 亚波长光栅、传感器、绝缘体上硅、集成光学、狭缝波导

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 基于倾斜亚波长超材料的零双折射硅波导

    摘要： 由于该材料平台固有的高双折射特性，偏振无关的绝缘体上硅纳米线备受青睐。当前最先进的非双折射波导设计包括脊形波导和方形纳米线，但这些方案要么需要较大尺寸、多次刻蚀步骤，要么存在低制造公差或高波长依赖性的问题。本研究通过倾斜亚波长结构克服了上述所有限制，该结构能实现对所得超材料的各向异性调控。仅需300纳米（高）×550纳米（宽）的波导横截面，在亚波长结构约48°倾斜角时即可获得零双折射点。即使在±10纳米的尺寸偏差下，标称设计的双折射恶化幅度也仅为9×10?3。此外，在1550纳米中心波长周边100纳米带宽范围内，双折射始终保持在6×10?3以下。这种创新方案可轻松适配多种波导尺寸，同时保持单次刻蚀工艺。

    关键词： 偏振无关性，绝缘体上硅（SOI），亚波长光栅（SWG），零双折射波导，各向异性工程

    更新于2025-09-11 14:15:04