光子晶体的制备与应用研究

光子晶体以其特殊的周期结构和可以对光子传播进行调控的特性被称为“光半导体”,被认为是未来光子工业的材料基础。光子晶体的制备和光学特性研究受到高度关注,并在各类光学器件、光导纤维通讯和光子计算等领域呈现广阔的应用前景。本文综述了光子晶体制备和应用研究方面近年来的主要进展。     

科技传真

美国西北大学研究人员最近研制出世界最小的光子谐振器,这种只及头发丝1％粗细的谐振器可用来制造光纤通信系统中极为重要的光子集成电路。 据说这种直径仅几微米的谐振器可以充当光子流的开关或作为调制器调节光能的高低。将该谐振器和半导体激光连接起来就制成了光子集成电路,其大小是现有光子集成电路的千分之一,制造成本更低,传输效率更高。通常情况下,流经集成电路的光子会沿着直径只有数百毫微米的第一个毫微     

电子技术向光子技术的进化

光纤通信的研究成功,是光子技术发展的一个开端,同时也标志着电子技术向光子技术的进化。我国著名学者、学部委员、上海交通大学教授张煦的《电子技术向光子技术的进化》一文,详尽地阐述了当今科技发展的一个新动向,具有重要的指导意义。     

超导纳米线单光子探测器件的单光子响应

单光子探测技术是量子通信系统中量子密钥分发实现的关键技术之一. 超导纳米线单光子探测技术是一种新型的单光子探测技术, 相对于传统的半导体单光子探测器件具有高计数率、低暗计数等明显的优势. 介绍了基于低温超导NbN超薄薄膜的超导纳米线单光子探测器件以及实验室超导单光子探测系统. 对超导纳米线单光子探测器件的单光子响应脉冲特性进行了细致的分析和研究, 讨论了测试系统带宽等参数与脉冲波形的关系. 并利用电路模拟对超导单光子探测电信号波形进行了分析, 模拟结果和实验结果具有很好的一致性. 通过这些工作进一步理解超导单光子探测机理, 为未来建立量子通信用超导纳米线单光子探测系统打下良好的基础.     

二维光子晶体微加工方法的研究与进展

光子晶体这类新型材料的出现使人们操纵和控制光子的梦想成为可能, 全光集成也将会因光子晶体的应用有突破性进展. 光子晶体集成能否实现将以光子晶体器件为基础, 因此首先要研究并实现将在光子集成上有很大应用前景的半导体材料的各种有源和无源光子晶体器件. 二维光子晶体研制的最实用和最重要手段是微加工方法. 总结了近红外波段的二维光子晶体微加工方法, 包括电子束曝光、模板选用和干法刻蚀等, 并进行了评述和展望, 介绍了自己的工艺方法.     

Rhodamine 6G在光子晶体中的光致发光及聚集态生长

通过毛细生长法沉积了具有特定光子禁带的胶体光子晶体, 并用浸渍法在光子晶体孔隙内浸润了Rhodamine 6G(R6G)乙醇溶液, 制备了掺杂R6G的光子晶体. 结果发现, 光子晶体的禁带对R6G的发光谱有影响, 能够强烈限制光子的发射从而抑制特定波长的发光强度. 改变掺杂R6G的浓度, 会引起间隙介质平均折射率的变化, 从而引起光子带隙的移动. 采用Nd:YAG激光器三倍频354.5 nm激光对掺杂了R6G的光子晶体进行了激发, 光谱显示没有受激发射, 这一点与相关文献是一致的. 我们对光子晶体中R6G的聚集态进行了SEM分析, 发现R6G呈束状聚集. 与胶体光子晶体的[111]方向相比, 该束状聚集体更倾向于沿着[100]方向生长. 本实验对于开展固态激光器的研究以及三维阵列的应用研究具有一定指导意义.     

鸡胚神经细胞发育过程光子发射的研究

光子发射(Photon emission)又称为生物的超微弱发光,近年来已成为一项重要的研究领域.和生物体的荧光素-荧光素酶系统不同,超微弱光子发射,几乎存在于所有的生物系统中.这种光强度非常弱为每平方厘米每秒几个至几百个光子不等,波长范围为200～800nm.生物系统中的光子发射与生物体的生理状态、生物化学、生物物理过程相联系.活细胞的光子发射在测量过程中没有外加物质的影响,可以真实地反映其生活状态.光子发射的研究对阐明生物体的生长发育、细胞通讯、遗传变异、肿瘤发生、病变衰老及细胞死亡等基本过程有     

同轴光子晶体中异常群速度现象

研究了同轴准一维光子晶体中光子带隙和光子晶体缺陷态的电磁波群速度. 实验结果表明, 在准一维光子晶体中, 存在群速度超光速现象; 在光子晶体缺陷态, 缺陷的色散可导致极慢的群速度, 呈现“慢波”. 传输线等效模型和传输矩阵模拟分析也表明, 同轴准一维光子晶体在禁带频域, 存在群速度超光速现象; 在同轴光子晶体中引入缺陷后, 缺陷的色散可导致极慢的群速度, 模拟计算结果与实验结果很好吻合.也表明     

CS_2Rydberg自离化态和分子离子高激发态的探测

一、引言 近年来,由于多光子离化光谱学的迅速发展,自离化态的研究成了人们很感兴趣的课题。然而,与原子系统相比,分子具有丰富的振子能级结构,这也给研究带来了相应的复杂性。 CS_2分子和离子的多光子离化(MPI)光谱学研究,特别是分子紫外光子的三光子过程     

高温非平衡系统弛豫过程中光子的动力学行为

一、前言在高温完全电离非平衡动力学系统的弛豫过程中,光子起着十分重要的作用,它与电子相互作用几乎支配着整个系统的发展过程,因此,仔细地研究弛豫过程中光子的行为及其在趋向平衡过程中的作用显得十分重要。但是,要精确研究这种过程,需要求解相对论多群非线性积分-微分方程,工作量较大。为了简化问题,Cooper曾于1971年展开散射积分为Fokker-Planck(以下简称为F-P)形式,进行了数值研究。可是,精确计算光子康普顿散射能量变化的相     

关于正负电子湮灭光子圆极化关联实验的一个注记

正负电子在■态湮灭时产生两个能量511 KeV的光子,角动量守恒要求这两个光子具有相同的圆极化,也就是说,它们是右旋-右旋光子对或左旋-左旋光子对。测量两个光子的圆极化关联,可以研究湮灭过程中角动量守恒问题。 迄今为止,唯一进行过正负电子湮灭光子圆极化关联实验的是Clay和Hereford(1952)。他们利用γ射线在极化电子上的背散射来分析光子圆极化,用符合方法测量两个光子圆极化的关联,他们     

鲍鱼壳中的一维光子带隙结构

光子带隙材料是一种周期性介质材料,在这种材料中,特定频带的电磁波不能沿某个方向或者任何方向传播,在5亿年前,自然世界已经因为特定的目的发展出生物光子结构,不同类型的生物光子带隙结构在近年来被发现,例如海老鼠刚毛和Elaeocarpus果实中的一维光子晶体结构,在雄性孔雀羽毛、蝴蝶翅膀中的二维光子晶体结构,在甲虫中的三维光子晶体结构,此外,对生物光子带隙结构的深入研究有助于发展一种制备光子元件的新途径。     

单分子发射光子的统计性质: 考虑系间穿越影响

用产生函数(generating function)方法研究了单分子存在系间穿越过程的发射光子的统计性质, 并给出了长时间极限下的发射光子的平均值以及对应的Mandel Q 参数的表达式.研究结果表明, 在系间穿越过程存在的情况下, 单分子发射光子的平均发射光子数和对应的Mandel Q参数随时间都呈线性关系, 并且Mandel Q参数对跃迁速率k₂₃ 在长时间尺度上非常敏感.     

微纳光子学走入量子模拟

<正>量子霍尔效应和拓扑绝缘体的发现,使拓扑学成为凝聚态物理的研究热点与前沿.近年来,拓扑学的概念被引入至光学研究,发展出了拓扑光子学.例如在二维光子晶体结构中用光子的边界态实现了光的单向传输,其光学二极管效应使光处理芯片的研发又向前迈进了一步.那么,在一维体系中是否有对应的拓扑学光子结构又有何种新颖特性呢?聚乙炔链中发现的SSH模型,就是一类典型的一维拓扑结构.其中由于C–C单双键交替顺序不同形成     

现实版“光剑”:新固体光形式初现

科学家意外发现了一种全新的物质形式,它的工作方式与电影《星球大战》里的光剑相类似。如何形成一组物理学家正在研究光子并试图将这些粒子结合形成分子。这种分子的特性类似于光剑,主要是通过移动固体里的光粒子,与其他任何已知的物质都不相似。这项结果是由美国哈佛大学物理学教授米哈伊尔·卢金和麻省理工学院的物理学家教授弗拉丹·卢勒狄克教授共同发现的,他们当时正试图冲击光子穿透铷原子云。随着光子进入电子云,卢金说道,它的能量激活了沿途     

首个海水量子传输或将开创水下绝密通信

<正>神奇的量子力学将在水下通讯领域发挥重要作用。中国上海交通大学金贤敏团队首次实现纠缠光子在海水中的传输,他们迈出了水下量子通信的第一步,而通过这种方式传递的信息将不可能被第三方截获。光子是一种很好的量子比特的物理实现,因其能在光纤和大气中传输很长距离却不会受到环境干扰。脉冲激光通过非线性晶体进行相应的相位匹配,产生一对下转换光子。这对具有特殊联系的光子就是纠缠光子源。只要对纠缠光子源中的一个光子做操作,另一个光子会相     

CF_2HCl激发分子与外加气体分子间碰撞能量转移

一、引言 多原子分子经红外多光子吸收,被激发到高振动激发态达到“准连续态”而解离,因而人们对处于高振动激发态分子的性质,特别是对其能量贮存和转移过程的研究产生了很大的兴趣。获得有关高振动激发态分子能量转移信息的一个较为简便方法是研究该分子红外多光子解离     

光子晶体的制备与应用展望

光子是极具潜力的信息载体,光子晶体是能够操控光的人造物质.文中阐明了光子禁带生成的基本原理,简述了光子晶体的主要制备方法,展望了光子晶体的技术开发前景.     

电沉积时间对SiO2-ZnO复合光子晶体形貌及光学特性的影响

采用垂直沉积法成功制备了SiO₂光子晶体薄膜. 以SiO₂光子晶体薄膜做模板, 采用电沉积和烧结处理在ITO基底上制备了SiO₂-ZnO复合光子晶体. 利用扫描电子显微镜观察了SiO₂光子晶体模板及不同沉积时间所制备的SiO2-ZnO复合光子晶体薄膜形貌. 研究发现, 当沉积时间较短时, ZnO颗粒随机生长在SiO₂微球表面. 随着沉积时间的延长, ZnO颗粒均匀地生长在SiO₂微球表面, 以至于ZnO颗粒完全掺入模板的间隙. 对所制备的光子晶体薄膜进行反射谱测量, 发现在膜法线方向上, 光子晶体薄膜有光子带隙的出现.     

浅谈光子网格技术

网格是20世纪末发展起来的,它主要应用于大规模的科学计算.光子网格体系结构重点研究的是建造光子网格技术、光子网格的所有组成部分的关系、各个部分集成的方法和它们与网格应用之间的关系.