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      4. 北大在光子芯片技術方面取得重要進展

        作者:佚名 來源:北京大學 時間:2020-04-23 22:14 閱讀:638 [投稿]
        在線發表拓撲保護下單向輻射導模共振態重要研究進展,為光子器件拓展了可期應用前景。

        從北京大學獲悉,該校信息學院電子學系副教授彭超課題組4月22日在《自然》雜志在線發表拓撲保護下單向輻射導模共振態重要研究進展,為光子器件拓展了可期應用前景。相關技術有望顯著降低片上光端口的插入損耗,大幅推動高密度光互連和光子芯片技術的發展。

        單向輻射(unidirectional emission)作為實現大規模光子集成和光子芯片的關鍵技術之一,廣泛應用于高性能光柵耦合器、高能效激光器及激光雷達光學天線等,目前大多通過分布式布拉格光柵反射鏡、金屬反射鏡等鏡面反射實現。然而,片上集成時,反射鏡不僅體積大、結構復雜、加工難度高,還會引入額外的損耗和色散。

        針對這一集成光子器件研究中亟待解決的關鍵問題,北京大學信息科學技術學院電子學系、區域光纖通信網與新型光通信系統國家重點實驗室彭超副教授課題組與麻省理工學院物理學系Marin Soljai教授、賓夕法尼亞大學物理與天文學系甄博助理教授合作,從拓撲光子學視角提出一種在單層硅基板上不依靠反射鏡而實現定向輻射的新方法。

        相關研究成果以《拓撲保護的單向導模共振態觀測》(Observation of topologically enabled unidirectional guided resonances)為題,2020年4月22日在線發表于《自然》(Nature,第580卷第467~471頁);電子學系2015級博士研究生尹雪帆為第一作者,彭超為通訊作者。

        彭超等人從拓撲荷操控出發,在光子晶體平板中實現了單向輻射的特殊諧振態,即單側輻射導模共振(unidirectional guided-resonance, UGR)態,在一維光子晶體中通過傾斜側壁同時破缺結構垂直對稱性和面內對稱性,使體系中連續區束縛態所攜帶的整數拓撲荷分裂為一對半整數拓撲荷,并在平板上、下兩側表面產生大小不等的輻射。


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