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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 纳米级全光逻辑器件

    摘要： 基于电子逻辑器件的商用计算机给世界带来了巨大变革。然而传统电子设备在持续遵循摩尔定律方面正面临诸多技术挑战。全光逻辑器件作为电子器件的潜在继任者，已成为光学研究的主要焦点。本文综述了当前全光逻辑器件的研究进展。首部分根据实现原理的差异，将这些器件中的逻辑门划分为五类；随后章节总结了具有多种功能的复杂光学器件及可重构器件；文末部分探讨了既往关于特定功能全光集成芯片的研究工作。本综述将为全光器件提供完整的技术路线图，旨在助力这一新兴领域的未来发展。

    关键词： 光开关、光学逻辑元件、集成光学

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • [施普林格现代物理学前沿] 宇称-时间对称性及其应用 第280卷 || 芯片上的PT对称性：利用光学损耗实现新型集成光子功能

    摘要： 非厄米宇称-时间（PT）对称量子力学的发展为集成光子学器件功能创新提供了强大平台。本章综述了PT对称性在光子器件中的芯片级应用，包括单向无反射PT超材料、相干非对称光控光开关以及片上轨道角动量（OAM）激光器的实现。我们通过研究非厄米PT系统的光学类比，调控增益/损耗调制等复折射率特性，并探索奇异点（EP）附近的独特波传输特性，从而实现这些引人入胜的片上功能。

    关键词： 光-光开关、轨道角动量激光器、光学损耗、非厄米量子力学、集成光子学、PT对称性、单向无反射、异常点

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 石墨烯-过渡金属二硫化物布拉格反射器上表面等离子体的非线性调控

    摘要： 在本研究中，我们利用石墨烯-过渡金属二硫化物（G-TMDC）异质结的非线性光学可调谐性以及石墨烯表面等离子体激元（SPPs）电磁场的强局域化特性，提出了一种高度可调谐的非线性光学布拉格反射器。近年来，二维（2D）TMDCs因其近红外波段的非线性光学特性而成为研究热点，这些特性对多种光学应用极具吸引力。我们选用近红外范围内二阶光学非线性最强的两种2D-TMDCs——MoSe2和WSe2，来合理设计石墨烯层上传播SPP波的周期性变化。通过量子静电异质结理论方法计算石墨烯-TMDCs的介电函数。两种TMDCs的不同非线性特性导致反射器半高全宽（FWHM）和中心布拉格波长产生显著调谐，从而可设计多种光学器件?；谒岢龅牟祭穹瓷淦?，我们设计了插分滤波器、非线性开关以及与/或光学逻辑门。有限差分时域数值模拟和传输矩阵解析结果表明：当光强增至6 MW/cm2（低于石墨烯脉冲损伤阈值）时，由于二阶非线性效应，观测到中心布拉格波长红移10 nm，线性区的20 nm FWHM降至1.5 nm。0.8 MW/cm2和1.53 MW/cm2的SPP强度分别满足与/或逻辑运算要求，消光比达57 dB和66.51 dB。

    关键词： 非线性光学材料与器件、表面等离子体、非线性光学、光开关、布拉格光栅

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 数据中心光学技术的最新进展：综述

    摘要： 现代数据中心日益依赖互连技术，在众多服务器、存储设备和计算资源之间提供关键通信连接。大约十年前，数据中心互连开始转向光通信，而近期数据中心需求的加速增长预计将进一步推动光子互连技术深入系统架构。本综述论文分析了将赋能下一代数据中心光互连的光学技术，报道并总结了在激光器、调制器、光电二极管和交换机层面应对太比特/秒链路与网络挑战的最新进展。

    关键词： 数据中心、光子技术、太比特/秒链路、光互连、光开关

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 非线性纳米光子器件的伴随方法与逆向设计

    摘要： 逆向设计的发展——即利用计算优化技术根据特定规格设计器件——催生了许多具有卓越性能的紧凑型非直观结构。在各类方法中，基于梯度的大规模优化技术已成为设计含大量自由度结构的最重要手段之一。这些技术的实现依托伴随方法：仅需两次全场仿真即可计算目标函数相对于所有设计自由度的梯度。但该方法迄今主要应用于线性光子器件。本文将该方法拓展至频域非线性器件建模，将非线性响应直接纳入梯度计算。作为示例，我们运用该方法在克尔非线性材料中设计了紧凑型光子开关，能将低功率与高功率脉冲导向不同方向。该技术有望推动新型紧凑型非线性光子器件的开发。

    关键词： 纳米光子学、逆向设计、集成光子学、光开关、非线性光学

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 背景照明下铌酸锂晶体中自加速光束的动力学行为

    摘要： 我们在铌酸锂晶体中理论研究了艾里光束、孤子及非线性自加速光束在短波长背景光束调制下的传播与相互作用。模拟表明：自加速光束和艾里光束即使自散焦介质中也能有效传播，而有限能量艾里光束可在自聚焦介质中产生亮孤子。当两束反向平移的艾里光束在适当条件下相互作用时，会产生融合孤子、呼吸孤子和孤子对。若让光伏孤子与艾里光束碰撞，在特定相位差和光束间距下会出现X型波与孤子偏转现象。此外我们发现，两束截断的非线性自加速光束的动力学行为在相位同步时倾向于直线传播并相互吸引，而在相位异步时则相互排斥。这些成果对光路由和光开关相关应用具有重要意义。

    关键词： 光路由、铌酸锂晶体、光开关、艾里光束、非线性自加速光束、孤子

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 光控二芳烯薄膜晶体管中的双极载流子传输

    摘要： 在一个光控有机场效应晶体管中实现了双极载流子传输，该器件直接采用苯并噻吩并噻吩取代的二芳烯（BTT-DAE）薄膜作为晶体管沟道。经紫外（UV）光照射产生的闭环异构体，允许空穴和电子从源漏电极注入BTT-DAE层。此外，交替的紫外或可见光（VIS）照射通过闭环（半导体）与开环（绝缘体）异构体之间的可逆光异构化，引发漏电流的显著开关效应。光驱动开关比（定义为样品经紫外或可见光照射后漏电流之比）在空穴传输时达到240，该数值与160的栅压诱导开关比相当。因此，我们的发现有望构建新型光电器件，如光可重构逻辑电路和发光晶体管。

    关键词： 双极型操作、光开关、有机场效应晶体管、二芳基乙烯、光致变色

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 用于超分辨率显微镜的光化学活性染料

    摘要： 超分辨光学显微镜的发展彻底改变了我们观察细胞生物学的方式。这些技术高度依赖于使用光化学活性荧光团，它们在光照下会表现出光物理性质的变化。为此目的已探索了许多可逆和不可逆的光化学转化，不同的成像技术需要特定的光转换机制。在这篇综述中，我们概述了开发用于超分辨率显微镜的荧光团最常用的策略，并给出了最先进的荧光探针的具体例子。此外，我们还讨论了它们的主要应用领域和未来可能的发展方向。

    关键词： 活细胞成像、光开关、超分辨率显微镜、荧光探针、光激活

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • moxMaple3：一种适用于氧化细胞环境中PALM成像及蛋白质高亮显示的光开关荧光蛋白

    摘要： 荧光蛋白（FPs）稳健折叠的能力是发色团自催化形成的基础。虽然三级蛋白质结构的重要性已广为人知，但单个氨基酸突变对FPs的影响往往并不直观，需要直接测试。在本研究中，我们描述了一种单体光开关荧光蛋白moxMaple3的工程改造，用于氧化细胞环境，特别是真核分泌途径。令人惊讶的是，一个替换半胱氨酸的点突变显著提高了正确折叠且能形成发色团的FP产量，且与细胞环境无关。moxMaple3折叠性能的提升增加了可见标记融合蛋白的比例，也提高了其在PALM超分辨率显微镜中的表现，因此使moxMaple3成为PALM和光学标记应用中一种稳健的单体FP选择。

    关键词： 蛋白质高亮显示、氧化细胞环境、光开关、PALM（光激活定位显微镜）、荧光蛋白

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 利用单个金属原子标记直接成像光开关分子构象

    摘要： 利用高电子束透明性的石墨烯衬底，通过环形暗场扫描透射电子显微镜（ADF-STEM）对单个有机分子的开关行为进行了成像。我们设计了两端配体含单过渡金属原子（铂）的光开关偶氮苯衍生物（铂复合物），并利用每个铂复合物中两个铂原子产生的强ADF-STEM对比度间距来追踪分子长度变化。通过紫外光照射诱导石墨烯上铂复合物的光开关，发现孤立分子内测得的铂-铂间距从~2.1纳米缩短至~1.4纳米，表明发生了反式到顺式的异构化。石墨烯衬底上铂复合物的光照还使其从初始聚集体扩散至周围区域，说明光激活的迁移克服了分子间范德华作用力。该方法展示了如何将单个重金属原子作为标记物整合到复杂分子中，利用石墨烯衬底上的ADF-STEM追踪其结构变化，为研究多种复杂有机材料的单分子层面特性提供了有效手段。

    关键词： 环形暗场扫描透射电子显微镜、光开关、直接成像、石墨烯支撑体、重原子标记物、偶氮苯

    更新于2025-09-09 09:28:46