摘要：通过设计“光子晶体-金属-光子晶体”模型,在有限差分时域仿真中计算比较两种结构的反射率,计算场强和介电系数变化规律与品质因子Q值大小,结果表明,该结构能够有效提高Q值并降低结构的辐射损耗。通过设计并在实验上加工制备了“光子晶体-超表面-光子晶体”的复合结构样品,在反射谱中观察到不同入射光偏振角下塔姆态的变化,利用超表面的各向异性实现了对塔姆态的偏振特性调控。该研究结果可以应用于非线性光学和量子光学的偏振和色散调控。

摘要：利用拓扑光子学中人工合成维度的概念,在无刻蚀薄膜铌酸锂上,通过将波导阵列结构参数视为额外维度,实现在一维波导阵列系统中模拟三维外尔晶格,并考虑不同外尔结构层间相对扭转的影响,通过调控外尔晶格层间扭转角度,实现了对拓扑界面态间的耦合调控。所提方法不仅降低了样品制备难度,还提高了系统的可控性。此外,在新型无刻蚀薄膜铌酸锂上设计新颖的拓扑波导阵列光学器件,利用合成维度方法,对多层外尔晶格间的相对扭转进行调控,探索其传输效果及丰富的物理特性,包括实现多外尔晶格的拼接和拓扑界面态的耦合调控。通过调节波导阵列长度灵活控制光输出,丰富了光调控的自由度,特别是在光学开关和逻辑器件领域,为片上大规模光子器件集成提供了新的设计思路。

摘要：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。

摘要：理论设计了光波-太赫兹波混合波导,构建了一种室温、连续、高效、集成化、低噪声、易于调制的相干太赫兹源。该混合波导由铌酸锂退火质子交换波导与金属超晶格波导混合集成,近红外通信波段的信号光和泵浦光在退火质子交换铌酸锂波导中传播,通过非线性差频产生0.379 THz的太赫兹波,所产生的太赫兹波通过金属超晶格波导传输。通过优化金属超晶格太赫兹波导的结构参数,理论上实现了准相位匹配,提高了太赫兹波的群折射率,从而通过慢光效应进一步增强非线性效应,理论非线性转换效率可达3.6×10^(-7) W-1。同时,所设计的混合集成波导结构也可用于其他非线性光学器件中。

摘要：提出了一种基于太赫兹(terahertz,THz)类电磁诱导透明(electromagnetically induced transpanrency like,EIT-like)效应的样品阱超材料传感器.传感器基础单元结构由一根金属线和一对开口谐振环(split ring resonators,SRRs)组成,二者耦合产生类EIT效应,在1.067 THz处得到一个半高全宽为178 GHz的透明峰,透明峰最大透过率为89.71%.其传感单位体积灵敏度为178 GHz/(RIU·mm^(3)),进一步分析该超材料谐振频点处的电场分布,发现两侧SRRs的开口处电场最强.我们设计构建样品阱仅在开口最强电场处,以光刻胶为待测物填入样品阱,并成功测得50 GHz频偏,验证样品阱结构可以运用于传感中.经研究分析,样品阱结构成功将样本量缩减至超微量级别,单位体积灵敏度提升至5538 GHz/(RIU·mm^(3)),提高了31倍.该样品阱成功实现对水、人皮肤和大鼠皮肤样本的鉴别,表明了构建样品阱在THz超材料超微量检测领域具有潜在的应用价值.

摘要：太赫兹成像在生物医学领域的应用潜力非常大,针对这个需求,本文设计并搭建了一种利用光整流和波前倾斜技术产生强场太赫兹信号以及基于电光探测的实时太赫兹(terahertz,THz)近场光谱成像系统.该系统可以进行大视场THz成像和紧聚焦THz成像的切换使用,为实现系统集成化应用提供了方法.并且由于成像是基于传统的太赫兹时域光谱方法,可以同时获得样品图像光谱幅度和相位信息,光谱分辨率约15 GHz.利用该系统测量研究了一系列微纳加工的样品,对成像系统的性能进行了分析.结果表明,该实时太赫兹近场光谱成像系统在空间分辨率和成像速度上的优越性,在1024×512的像素下,实时成像帧率高达20 f/s(1200张/min).在大视场THz成像下,空间最优分辨率在1.5 THz达λ/4;在紧聚焦THz成像下,空间最优分辨率在0.82 THz达λ/12,这些性能使该系统在生物医学成像、生物效应等方面具有很好的应用场景.