非線性光子芯片：太赫茲波局域的拓?fù)湔{(diào)控

發(fā)布：cyqdesign 2022-05-26 22:30 閱讀：2722

近日，南開大學(xué)許京軍教授、陳志剛教授、張心正教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組與加拿大國家科學(xué)研究院Roberto Morandotti教授的課題組合作研究，在太赫茲拓?fù)?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=光子',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_2">光子學(xué)領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展：他們基于SSH模型，首次實驗演示了在楔形鈮酸鋰光子芯片上對基于非線性產(chǎn)生的太赫茲波的拓?fù)湔{(diào)控，實現(xiàn)了太赫茲拓?fù)渚钟驊B(tài)在動量空間的直觀觀測。并分析對比了手性擾動對拓?fù)渚钟驊B(tài)和平庸局域態(tài)的影響，進(jìn)一步證實了手性擾動下太赫茲拓?fù)鋺B(tài)的魯棒特性。該研究成果以“Topologically tuned terahertz confinement in a nonlinear photonic chip”為題在線發(fā)表在《Light:Science&Applications》。

近年來，太赫茲波由于其高安全性、高穿透性和高帶寬等優(yōu)良特性，在國防安全、生物醫(yī)學(xué)、無線通信、無損檢測、傳感和成像等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用需求。然而，太赫茲器件的性能不可避免地會受到制備缺陷以及其周圍環(huán)境擾動的影響。近些年迅猛發(fā)展的拓?fù)涔庾訉W(xué)為解決上述問題提供了新的方案。拓?fù)涔庾訉W(xué)主要研究受拓?fù)浔Ｗo的光學(xué)拓?fù)鋺B(tài)，其具有抗缺陷微擾的強魯棒性，已經(jīng)被用于實現(xiàn)穩(wěn)定多功能拓?fù)涔庾悠骷鐚拵蜗騻鬏數(shù)牟▽?dǎo)、具有魯棒性的光二極管、光延遲線、分光器和拓?fù)浣^緣體激光器等。

然而，目前受材料平臺和表征手段的限制，對拓?fù)涔庾訉W(xué)的研究主要集中在微波和光波領(lǐng)域。最近，光拓?fù)湎嗟母拍钜呀?jīng)被用于太赫茲波導(dǎo)和電路中，太赫茲波在拓?fù)浔Ｗo下可以幾乎無損地通過銳利的彎曲傳輸信息。因此，光學(xué)拓?fù)?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=結(jié)構(gòu)',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_12">結(jié)構(gòu)為實現(xiàn)緊湊且穩(wěn)定的太赫茲器件提供了新的方向和設(shè)計思路。

在本工作中，研究人員展示了一種基于片上鈮酸鋰集成平臺實現(xiàn)太赫茲波局域調(diào)控的方法。在實驗和理論上觀察并分析了太赫茲波沿著鈮酸鋰漸變微結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出的可調(diào)諧的局域和拓?fù)湫再|(zhì)，并進(jìn)一步的分析證實了手性擾動存在時太赫茲拓?fù)鋺B(tài)的魯棒特性。相關(guān)工作為按需調(diào)控太赫茲波的局域和拓?fù)涮匦蕴峁┝艘环N靈活方便的方法，為實現(xiàn)諸如無線通信、生物傳感和無損檢測等的多功能、穩(wěn)定緊湊的太赫茲光子集成電路開辟一條新的道路。相信未來對太赫茲頻段拓?fù)洮F(xiàn)象的更多研究，將會為太赫茲波的集成與操控帶來更多有趣且高效的設(shè)計思路。
　　

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