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首页>> news>> 2023年9月组内文献阅读汇报



Metasurface-assisted phase-matching-free second harmonic generation in lithium niobate waveguides


相位匹配条件是非线性变频过程中的一个关键问题,通常,非线性相位匹配是使用双折射或周期性极化非线性晶体来实现的,但是通常带宽较窄。而由光学天线阵列组成的超表面已经被证明了其优势,这篇文章中,证明了由纳米天线组成的梯度超表面结构能够规避非线性变频过程中的相位匹配要求。并且实验证明了在具有梯度超表面的铌酸锂薄膜波导中二次谐波的高效产生,在宽的泵浦波长范围内(λ = 1580-1650 nm)均保持高效率。另外,SHG对几何参数的变化呈现出鲁棒性,包括纳米天线的长度、纳米天线相对于波导中心的偏移量、波导宽度以及波导刻蚀深度。总之,这篇文章提出了基于梯度超表面结构和非线性波导集成的无相位匹配问题的非线性变频方法,可实现高效、宽带、鲁棒的SHG。

Nature communications(2017)



报告人:常文瑶


Efficient Second-Harmonic Generation from Silicon Slotted Nanocubes with Bound States in the Continuum


硅是中心对称的光学材料,由于缺乏二阶非线性光学响应,使得其在非线性中的发展受到极大的限制。这篇文章通过设计并实验验证了,带有开口的立方纳米阵列可实现中心对称硅的二次谐波产生,利用连续域束缚态这一物理机制增强光与物质相互作用,提高开口处的电场强度,使SHG转换效率提高了两个数量级以上。通过改变开口的几何形状,包括开口的宽度、深度、以及距离中心的位移可以进一步调节品质因子以及SHG强度,为进一步实现高效率二次谐波产生提供了一种新的方法。

Laser photonics reviews(2022)



报告人:常文瑶


Multiple-polarization-sensitive photodetector based on a perovskite metasurface


光的偏振特性已经被广泛应用于通信、光开关、近场成像和生物传感器领域,大多数偏振敏感的光电探测器都只能单一的检测圆偏振光或者线偏振光,限制了器件的应用。目前识别偏振的策略一般是使用偏振敏感材料作为活性层能,可以自然地检测圆偏振光和线偏振光,但是这类材料的类型有限;另一种方法时使用含偏振响应的等离激元超表面和二维材料结合,这些超表面为不同的光偏振提供了不同的吸收增强,但是这些器件不可避免的会遭受金属的损失,并且受到制造工艺复杂性的阻碍。混合有机-无机钙钛矿(HOIPs)已成为一类很有前途的用于先进光电子器件[19–22]的半导体,钙钛矿固有的手性或者各向异性可以用于圆偏光和线偏光的检测;南京大学的Cheng-Yao Li 等人展示了一种基于混合有机-无机钙钛矿超表面的多偏振光电探测器,同时可以在一个器件中实现线偏和圆偏振光的探测,该研究结果突出了钙钛矿超表面在集成光电路中的潜力。文章以题为“Multiple-polarization-sensitive photodetector based on a perovskite metasurface”发表在著名杂志Optics Letters 上。

Opt. Lett. 47, 565 (2022).



报告人:白庆虎


Chip-integrated metasurface full-Stokes polarimetric imaging sensor


偏振成像在揭示人眼和传统成像传感器不可见的特征方面具有广泛的应用。美国亚利桑那州立大学Yu Yao团队提出了一种基于芯片集成的超表面 - Full-Stokes偏振成像传感器(MetaPolarIm),该传感器通过将超薄(~600 nm) 超表面偏振滤波阵列(MPFA)集成到具有CMOS兼容制造工艺的可见成像传感器上实现。该芯片集成偏振成像传感器可实现单镜头全斯托克斯成像(速度受CMOS成像仪限制),具有最紧凑的外形,记录高测量精度,双色操作(绿色和红色)和高达40度的视场。MetaPolarIm有望在自主视觉、工业检测、太空探索、医学成像和诊断等领域实现变革性应用。相关研究以“Chip-integrated metasurface full-Stokes polarimetric imaging sensor“发表在“light: science & applications ”期刊上。

Light Sci Appl 12, 218 (2023).



报告人:白庆虎


Subwavelength on‐chip light focusing with bigradient all‐dielectric metamaterials for dense photonic integration


文章设计了一种Si-SiO2双梯度超透镜(BOML),由11个具有协同梯度几何和梯度折射率的亚波长空气槽组成,用于实现高密度光子晶体在亚波长尺度上超小的焦距和光斑尺寸。在3.7 μm的工作波长下,实现了高效的面内聚焦,其波长与焦距/光斑尺寸之比(0.268和2.83)和数值孔径(1.78)的优点打破了纪录。BOML原理是通过同时改变亚波长硅槽的长度和宽度,将梯度几何OML (GG-OML)和梯度折射率OML (GRIN-OML)结合成一个超透镜,通过双梯度共同调控光在波导中传播的相位分布,为面内光聚焦产生了更显著的相位梯度。并且,利用菲涅耳设计,BOML的体积进一步减小55.1%,数值孔径提高到1.9。可用于密集的PICs集成,实现全光pnn、复杂光子通信和集成光谱传感器等应用。

Ren, Z., B. Dong, Q. Qiao, et al., InfoMat, 2021. 4(2).



报告人:韩卓轩


Realizing Colorful Holographic Mimicry by Metasurfaces


文章设计了一种实现全息功能的MIM超表面,当它在一种介质(空气)中工作时,会呈现出一只鸟的全息图像。当切换到另一种介质(油)时,全息图像就会变成一条鱼。在模仿过程前后,纳米结构以及它的排列顺序保持不变,而且这两种全息图像是完全独立的。这是利用相位矩阵变换的方法,构造一个特定的相位剖面,通过1、2、3和4标记,每个矩阵元素代表超表面上的一个像素。需要根据4级相位找到所需的16个映射关系。可以用这种方式确定特定的相位矩阵P1和P2,从而就会有不同的相位轮廓,以实现不同的全息图像。并且又进一步演示一个双波长全息模拟装置。单元格由三个金纳米棒组成,在几何参数上提供了更多的自由度。这项工作潜在地开启了仿生学与纳米光子学相结合的新研究范式,可能会在光学信息加密、虚拟/增强现实(VR/AR)和军事伪装系统中产生新的应用。

Xiong, B., Y. Xu, J. Wang, et al., Advanced Materials, 2021. 33(21).



报告人:韩卓轩


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