基于带隙可调光子晶体的零相移超材料及其光学传输特性的研究

基本信息
批准号:11574311
项目类别:面上项目
资助金额:73.00
负责人:董国艳
学科分类:
依托单位:中国科学院大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:杨修伦,裴丽娅,周福阳,李铁成,刘忠新,黄哲,范冉冉
关键词:
可调带隙零相移光子晶体电磁传输超材料
结项摘要

With the rapid development of information and communication industry, metamaterials with zero phase delay have become a focus of research from all walks of life. The transmission technology with zero phase delay has important applications in the fields of optical communication and signal processing. Due to the current metamaterials with zero phase delay often being achieved with the design of zero refractive index, hard fabrication and narrow frequency scope hinder its application and development. In previous research, applicants found that the phenomenon of zero phase delay can be realized in photonic crystals with the modulation of photonic band, even without zero effective refractive index, which has been verified by the simulations and experiments. In this project, we plan to achieve the phenomenon of zero phase delay in tunable photonic crystals based on the three characteristics of wavefront modulation, superposition of coherent states and Dirac point, analysis the rule of phase change and light transmission properties, and find the effective way and the general rule to realize light transmission with zero phase delay. It is necessary to clear the relations among lattice structure of photonic crystals, photonic band modulation and optical transmission characteristics, and clarify the physical mechanism and modulation method, in order to establish and perfect the theoretical framework of transmission technology with zero phase delay based on the tunable photonic crystals. The performance of this project has an important theoretical significance and practical value for the development of metamaterials with zero phase delay, which provides the theoretical basis and technical support for the development of new function materials and devices.

随着信息通讯产业的飞速发展,零相移超材料的研究已成为各界关注的热点。零相移传导技术在光通讯和信号处理领域都具有重要的应用。由于目前零相移超材料的设计往往通过零折射率实现,难于制备和频域窄都阻碍了其应用和发展。申请者在前期研究中发现通过光子晶体的能带调制,即使媒质的有效折射率非零也能够实现光的相位不变传输,并已通过仿真和实验验证了该理论。本项目拟通过带隙可调光子晶体,利用其波前调制、相干态叠加和狄拉克点的特性实现零相移传导,分析传导波的相位变化规律和光传输特性,发现实现零相移传导的有效途径和一般规律,明确光子晶体结构设计、能带调制和光传输特性三者之间的关系,阐明基于三种特性实现零相移传导的物理机制和调制方法,建立和完善基于带隙可调光子晶体的零相移传导技术的理论框架。本项目的开展对性能可调零相移超材料的发展具有重要的理论意义与实际价值,为开发新型零相移功能材料及其器件提供了理论依据和技术保障。

项目摘要

有效折射率为零的超材料在集成光学中具有重要的应用前景,无限波长和空间零相位变化,特别适用于芯片上光布线和信号传导。通过光子晶体中的狄拉克锥色散可以实现零指数,我们对狄拉克点及其周围的线性光色散性质开展了系统的研究,提出了利用宽频透射/反射光谱分析确认狄拉克点精确位置的方法,并利用其零折射率特性提出高精度测距方法,在不借助其他外加设备的情况下测量精度达到四分之一波长。此外,我们对狄拉克点周围线性色散锥中的电磁波传导性质也开展了深入的研究,在光子晶体中发现近零折射率情况下奇特的光波长拉伸现象,并基于该机理设计出一种半开放式的高效直角转向谐振装置设计策略,其能量传导效率大于90%。基于该原理我们提出了新型微纳精密测距方法,光开关和光传感等应用设计,使得这些更令人兴奋的应用可以集成在一个微纳平台上。光重定向在光学集成系统中起着重要的作用,从微波到可见光的应用前景十分广阔,谐振器几何尺寸和结构参数为调制工作频率提供了很大的设计灵活性。这一策略还可以推广到其他人工超材料和三维情况。本项目的开展拓展了可调零相移超材料的研究范畴,发展出具有重要理论意义与实 际应用价值的新方案,为开发新型功能材料及器件提供了理论依据和技术保障,为推动集成光子学的快速发展提供了动力。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
2

农超对接模式中利益分配问题研究

农超对接模式中利益分配问题研究

DOI:10.16517/j.cnki.cn12-1034/f.2015.03.030
发表时间:2015
3

青藏高原狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带时空结构与构造演化

青藏高原狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带时空结构与构造演化

DOI:10.3799/dqkx.2020.083
发表时间:2020
4

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

DOI:10.15986/j.1006-7930.2017.06.014
发表时间:2017
5

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021

董国艳的其他基金

批准号:51102148
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

铁电体基可调带隙光子晶体

批准号:50172025
批准年份:2001
负责人:周济
学科分类:E0206
资助金额:21.00
项目类别:面上项目
2

基于液晶与功能陶瓷的可调带隙光子晶体

批准号:50502007
批准年份:2005
负责人:蔡敏敏
学科分类:E0207
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
3

基于带隙可调三维光子晶体的双尺寸异质超材料的制备及其红外辐射性能研究

批准号:61705101
批准年份:2017
负责人:卜小海
学科分类:F0504
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

可调带隙光子晶体中的双负折射现象研究

批准号:51102148
批准年份:2011
负责人:董国艳
学科分类:E0207
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目