基于硅纳米颗粒单排结构的亚波长光操控与垂直光发射研究

基本信息
批准号:61475180
项目类别:面上项目
资助金额:86.00
负责人:李伟
学科分类:
依托单位:中国科学院上海微系统与信息技术研究所
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李伟,薛忠营,李浩,吕诚,王林,黄海阳,李友,李明
关键词:
垂直光发射纳米颗粒亚波长硅基光子学超常材料
结项摘要

Replacing the metal interconnects by its optical counterpart becomes the trend of times. For the silicon-based on-chip / inter-chip optical interconnects and high-density integrated photonics, new integrated photonics devices that can overcome the optical diffraction limit and can be used to manipulate the light below the subwavelength scale are required. In this project we will focus on a simple structure of silicon-based metamaterial, that is, a silicon-nanoparticles single chain. We will investigate the abnormal optical phenomena of the single chain, such as the subwavelength light-guiding, the light sharp turning, the light splitting, and the light vertical outgoing. For these abnormal optical phenomena based on the silicon-nanoparticles single chain, their practical application on the subwavelength light manipulation and optical interconnects will also be studied. The silicon-based metamaterials and their corresponding functional devices will be designed and fabricated. The anomalous optical phenomena of the silicon-based metamaterials and the functions of the corresponding devices will be demonstrated experimentally. The work of the project will be implemented smoothly with the current facilities of our institute. Through a series of theoretical innovations, in this project we provides a new solution for high-density integrated silicon photonics, beyond the traditional concept of high-index-contrast waveguides, plasmonics and photonic crystals, Furthermore, it is also a beneficial attempt to explore the practical applications of fundamental research.

光互连逐步取代金属基电互连是必然趋势。面向硅基片上/片间光互连和高密度光子集成,新型光器件需要突破光学衍射极限,具备在亚波长尺度下调控光的能力。本项目我们提出了一种以硅纳米颗粒单行排列这一简单结构为基础构成的"硅基超常材料",用于实现亚波长导光、光尖锐转弯、光分束、垂直光发射等特异的光学现象;我们将深入研究这些特异光学现象的物理机制、产生条件、及其在亚波长光操控和光互连方面的应用。依托本单位在工艺加工和光学测试方面的雄厚能力,我们将设计和制备基于硅纳米颗粒单排结构的硅基超常材料和相应光器件,通过实验观测硅基超常材料的上述特异光学现象、验证相应光器件的亚波长光操控功能。本项目通过理论创新,把超常材料的特异光学现象引入到硅光子学中,突破了高折射率差光波导、表面等离子体、光子晶体等传统概念,为高密度硅基光子集成提供了一种全新的方案。这也是将基础研究成果应用于实际新型器件设计的一次积极探索。

项目摘要

针对光互连逐步取代金属基电互连的大趋势,我们在本项目里研究了一种以硅基纳米颗粒为原胞的微纳结构来突破光学衍射极限,在亚波长尺度下实现对光的操控。我们深入研究了这种硅基颗粒单排结构的亚波长导光现象及物理机制;研究该结构在光尖锐转弯、光分束等片上光束操控方面的应用;研究该结构中缺陷的作用和影响,研究通过引入适当的缺陷实现垂直光发射(光从垂直于衬底的方向出射)。我们通过实验观测到了上述奇异的光学现象。该项目的研究成果为未来的硅光子集成提供了新方案。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71764035
批准年份:2017
资助金额:28.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:11504014
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30900928
批准年份:2009
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31100010
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41876054
批准年份:2018
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:51308437
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51608543
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81701676
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41202118
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51574276
批准年份:2015
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:11874414
批准年份:2018
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:81170749
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:81870922
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:81473510
批准年份:2014
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:61004071
批准年份:2010
资助金额:20.00
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批准号:11902310
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批准号:61501480
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批准号:51201105
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项目类别:面上项目
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