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二阶拓扑光子晶体
基于这一新型光子晶体平板结构，研究团队完成了零维拐角模式的实验验证。零维拐角模式是二阶拓扑光子晶体与拓扑平庸光子晶体形成拐角时支持的本征模式，其中由偶极极化的一维边界态构建的零维拐角模式因其实验难度大还仍未被实验证实。团队利用高精度微波近场扫描平台对该零维拐角模式进行了直接成像，实验测量结果与数值模拟结果高度吻合，提供了强有力的实验证据。零维拐角模式为诸如高品质因子腔模等新型光场调控提供了设计新思路，同时在增强光学非线性效应、片上激光光源和光学传感等方面也具有潜在的应用前景。
中山大学
2021-04-13
全光纤二阶非线性光学效应研究
西北工业大学物理科学与技术学院赵建林教授研究团队在全光纤光波长转换方面取得重要进展。提出了一种二维材料辅助的全光纤波长转换方案，利用该方案制备的波长转换器，仅需百微瓦量级光功率（远小于一支普通激光笔的输出光功率）即可将近红外光稳定地转换为可见光。该技术在全光纤中实现光波长的高效转换，兼容现有成熟的光纤通信和传感系统，也为其他高性能全光纤非线性器件的实现开辟了新的途径。利用全光纤的二阶非线性效应不仅可以拓展光纤激光器的工作波段，还有望实现全光纤的线性电光调制器、缠绕光子对等，可极大拓展业已成熟的光纤通信、传感技术在信息处理与感知领域的应用范围。然而，石英光纤的中心反演对称性阻碍了其二阶非线性效应的产生和利用。目前，基于二阶非线性效应实现光波长转换，需要对光纤进行特殊掺杂、极化等复杂工艺处理，以及高功率脉冲激光泵浦等苛刻条件，因此如何降低光纤中波长转换的实现条件，成为困扰科学家们的一个难题。针对此问题，研究团队创新性地提出一种层状二维材料硒化镓辅助的全光纤波长转换器，利用微光纤导波模式的强烈倏逝波与硒化镓的相互作用，利用百微瓦级连续光即可实现倍频、和频等非线性参量转换过程，进而将近红外光稳定地转换为可见光。相关研究成果以“High-efficiency second-order nonlinear processes in an optical microfibre assisted by few-layer GaSe”为题，已在国际光学顶尖期刊《Light: Science & Applications》发表。论文第一作者为团队姜碧强副教授，通讯作者为甘雪涛教授和赵建林教授，西北工业大学为唯一作者单位。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41377-020-0304-1
西北工业大学
2021-04-11
声场辐射和非线性二阶声场的解析方法
无限大刚性障板振动源辐射声场长期以来一直是声学研究中的基本问题之一。本研究考虑了声场的非线性现象，如谐波产生、波形畸变等。特别是有可能将超声非线性效应应用于医学超声谐波成像或测量，为获得更高质量的超声图像提供一种新方法。 本项目主要在这三方面进行了研究：1、给出高斯展开法一个较严格的数学基础，改进了求解声源分布函数的高斯展开系数的方法；对高斯函数展开法进行了推广，研究了声学和光学中常用的一些源所辐射的场分布；研究了具有任意分布源声场的解析解，提出了声场分布的二维高斯束展开理论。2、研究了非线性二次谐波声场解析解和计算的新方法，使得非线性二次谐波声场分布计算大大简化；研究了平面和聚焦的活塞声场的二次谐波；在此基础上，给出任意形状和分布声源的非线性二阶声场的一般解析理论。3、建立了一套非线性超声测量系统和显微系统。研究超声显微镜测量液体和和生物媒质的非线性参量B/A的新方法，进行实验测量。 主要成果发表在JASA上，引起广泛关注。论文他引8篇，总57次。其中SCI他引7篇，43次。
东南大学
2021-04-10
硅基拓扑光子学
研究团队利用能谷-赝自旋耦合原理，在绝缘层硅（SOI，silicon-on-insulator）上制备出能谷光子晶体平板。该拓扑光学结构具有~40nm的特征尺寸，其光子模式（因工作于光锥以下）能够较好地局域在平板内，抑制了平板外损耗。他们制备了直线形、Z形和Ω形等三种拓扑光学通道，测量出高透平顶透射光谱带，证实了近红外波段下拓扑保护的宽带抗散射传输。采用硅微盘技术产生相位涡旋源，无需低温和强磁等极端环境，实现了拓扑界面态的选择性激发，实现了亚微米量级耦合长度的宽带光子路由行为，验证了能谷-赝自旋耦合等拓扑光学原理。在硅基平台上证实拓扑光子学原理，是目前国际学术前沿的聚焦度较高的领域之一。研究团队过去在拓扑光子学原理方面的工作，多次引起国际同行关注，论文入选ESI高被引。该工作中，他们深入系统地发展出硅基拓扑光学等关键理论，攻克了数十纳米加工工艺等关键技术，率先在硅基光子平台与拓扑光子学之间建立了联系，突破了单一自由度调控的传统框架，提出了硅基中多自由度耦合的多维调控新机制，为微纳光学与光子学、光二极管等关键光子芯片器件、混合集成光子学、高保真光量子信息光学、非线性光学等领域，提供了新方法和新思路。
中山大学
2021-04-13
光子晶体液相芯片
液相芯片在多元生物分析中具有重要应用，而与该技术相关的知识产权都被国外的公司垄断，因此我国有必要开发原创性的液相芯片技术。本课题组即以此为目标，进行具有自主知识产权的“光子晶体编码液相芯片技术”研究和开发。在该研究领域，我们对微流控乳化技术及纳米粒子有序组装进行了系统的研究，确立了光子晶体编码微球的制备方法；提出了微载体解码及检测的图像分析方法，构建了用于光子晶体微球液相芯片技术的检测平台；开发了肿瘤等疾病的诊断试剂盒，证明了光子晶体液相芯片技术的应用能力。
东南大学
2021-04-10
新型能谷光子晶体
一种新型能谷光子晶体。利用其内禀的能谷自由度，在不依赖自旋轨道耦合效应前提下，实现了能谷附近的能带劈裂，从而提出了类比电子能谷霍尔效应的光学赝自旋-路径关联传输，即光子能谷霍尔效应。通过分析该普通光子晶体内的手征量，实现了赝自旋能流的单向传输。更为有趣的是，文章还在单一体系中，对能谷和拓扑两个自由度进行独立调控，实现了全新的拓扑光子界面态。研究表明，实现有效的拓扑光场调控，将有利于更多基本量子物理问题的实验证实；同时，也为下一代光信息传输和处理，尤其是在光自旋和轨道角动量运用等方面，带来了新的有益启示。
中山大学
2021-04-13
单芯片高光束质量光子晶体激光器
可以量产/n波长范围905-1064nm、水平、垂直发散角<10度；直流输出功率>5W;窄脉冲输出功率>20W;光子晶体激光器模块窄脉冲输出功率>130W；并与传统半导体激光器工艺相兼容。此外还开展了808nm、980nm和1064nm等波段光子晶体激光器研究。“先进半导体光子晶体激光器技术研究”获得2013年度北京市科学技术奖二等奖，光子晶体高功率高亮度激光器被评为“2014中国光学重要成果”。市场预期：半导体激光器的应用范围覆盖了整个光电子学领域，已成为当今光电子科学的核
中国科学院大学
2021-01-12
一种混合光子晶体及其制备方法与应用
本发明公开了一种混合光子晶体及其制备方法与应用，该混合光子晶体包括聚乙二醇双丙烯酸酯反蛋白石骨架及填充于该骨架孔隙中的甲基丙烯酸酯明胶和磁性纳米粒子；制法为采用二氧化硅胶体微球作为模板，加入预凝胶A反应、聚合后，去除二氧化硅胶体微球，制得聚乙二醇双丙烯酸酯反蛋白石骨架，随后将预凝胶B加入骨架中反应、聚合后，即可。该混合光子晶体作为载体应用于耐药细胞的检测。本发明的显著优点为该混合光子晶体稳定性强，具有优越的生物兼容性和磁性响应性；制法简单，可操作性强，成本低，环境友好；应用于耐药细胞的检测，其表面负载叶酸，能够特异、灵敏、简单、有效地抓捕到髓性白血病耐药细胞。
东南大学
2021-04-11
一种光子晶体薄膜、其制备方法及应用
本发明公开了一种光子晶体薄膜、其制备方法及应用。光子晶 体薄膜包括 Fe3O4 纳米粒子和聚丙烯酰胺水凝胶，所述 Fe3O4 纳米粒 子均匀分散于聚丙烯酰胺水凝胶中，浓度在 1mg/ml～50mg/ml 之间。 其制备方法如下：(1)将 Fe3O4 纳米粒子、丙烯酰胺、甲叉丙烯酰胺和 光引发剂均匀分散于有机溶液中，得到水凝胶光子晶体前体的悬浊液； (2)将凝胶光子晶体前体的悬浊液铺设成 150～300μm 的薄膜；加载
华中科技大学
2021-01-12
一种光子晶体水凝胶薄膜及其制备与应用
本发明公开了一种光子晶体水凝胶薄膜及其制备与应用，其中 该光子晶体水凝胶薄膜包括聚丙烯酰胺凝胶、以及分布在该聚丙烯酰 胺凝胶内的 Fe3O4@C 纳米粒子，其中所述 Fe3O4@C 纳米粒子为 Fe3O4 表面包覆有 C 材料的纳米粒子，所述 Fe3O4@C 纳米粒子在所 述聚丙烯酰胺凝胶中沿某一方向呈链状排列，该 Fe3O4@C 纳米粒子 在该光子晶体水凝胶薄膜中的浓度为 1～50mg/mL。本发明通过对光子 晶体
华中科技大学
2021-01-12