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首页>> news>> 2025年11月组内文献阅读汇报



文献标题: Free space few-photon nonlinearity in critically coupled polaritonic metasurfaces 临界耦合极化子超表面中的自由空间少光子非线性


对量子与经典光学信息处理至关重要的少光子非线性的实现极具挑战。激子极化激元非线性超表面作为最具前景的解决方案,却也受到光子捕获效率低和模态重叠度不足的制约。这项工作针对这两点,分别采用准BIC的高Q因子来提高光子捕获效率,并通过自杂化的形式提高模式重叠度。具体内容包括基于不对称度α打破结构对称性的非线性钙钛矿超表面,使得q-BIC得以有效利用。其次,提出了临界耦合条件:腔品质因子与钙钛矿材料损耗品质因子一致,整体场增强最强。进而,提高调节超表面的比例因数实现最低非线性激发阈值的最优器件。创新点一是临界耦合条件的提出为强耦合实验条件提出了新视角,有利于实现最大Rabi劈裂,降低非线性阈值。二需要说明的是该工作利用反射判断反向饱和吸收和饱和吸收的临界阈值。启发在于对于激子极化基元超表面的非线性理解有别样理解。关注了集体极化激元和单激子极化激元的非线性阈值的影响因素。对钙钛矿表面的制作,数据处理皆有较为详细的正文和补充材料解释说明,有参考价值。但也有一些不甚明确之处,比如q-BIC的利用、模式的分量呈现等细节。

文献来源: Nature Communications (2025) 16:10099 作者:Jie Fang 1,6 , Abhinav Kala1,6, Rose Johnson1, David Sharp 2, Rui Chen 1,Cheng Chang1, Christopher Munley2, Johannes E. Fröch 1, Naresh Varnakavi 1,Andrew Tang1, Arnab Manna2, Virat Tara1, Biswajit Datta 3, Zhihao Zhou1,David S. Ginger 4, Vinod M. Menon 3,5, Lih Y. Lin 1 & Arka Majumda



报告人:付子怡

文献标题:Enantiomeric switching of chiral metamaterial for terahertz polarization modulation employing vertically deformable MEMS spirals


研究内容:该文章利用气动力学对平面螺旋结构进行形变操作,在结构上方或者下方通氮气来改变螺旋结构的形变方向,分别利用该结构做成的超表面实现了波片和偏振片的功能。螺旋结构的两种异构体有相同的光谱形状但是光学活性却被改变。 研究结论:这种螺旋结构向上或者向下形变的时候,可以让入射的线偏光发生旋转,旋转角度与形变方向有关,但是光谱的形状不变只有方向相反。对于相同的形变结构,在不同太赫兹频率下,左旋与右旋的透射强度发生了改变。而且当其为C4对称排列的时候,就会消除它的双折射效应。若将所提出的超材料与实时二维成像仪结合,未来可构建用于手性分子圆二色光谱的灵敏实时测量系统,并实现视频速率的调制。



文献来源:Kan, T., Isozaki, A., Kanda, N. et al. Enantiomeric switching of chiral metamaterial for terahertz polarization modulation employing vertically deformable MEMS spirals. Nat Commun 6, 8422 (2015). 作者:Tetsuo Kan, Akihiro Isozaki, Natsuki Kanda, Natsuki Nemoto, Kuniaki Konishi, Hidetoshi Takahashi1, Makoto Kuwata-Gonokami, Kiyoshi Matsumoto & Isao Shimoyama



报告人:王艺

文献标题: Quantum computational advantage using photons使用光子的量子计算的优势


研究背景:经典计算机在面对多体量子问题上需要花费难以估计的时间,而目前设计出来了解决一些特定问题的量子算法,但缺少一台能够运行量子算法的量子计算机。 研究内容:光路部分实验中将脉冲激光分成13路,并经过25个ppktp晶体产生25个双模压缩态,联合光谱纯度经过过滤后达到0.99,二阶相关测量纯度平均值是0.938,二者相关较大的原因可能源于自相位调制(联合光谱测量是测量双光子之间的频率关联性,二阶相关观测是多对光子的关联统计。脉冲激光能量中间高,两端低,高强度的激光经过晶体时会导致折射率变化大,相位改变大,而两端低强度的激光相位改变小。相位是频率的积分,相位的变化导致瞬时频率的变化,导致频谱被展宽,光子之间的纯度降低,所以二阶相关测量数值更低)。实验中采用4mm的ppktp晶体实现最大程度上的参量下转换光子的产率,并且在晶体下方放置热电冷却器控制温度,从而调谐生成光子的波长。后面放置的ktp晶体用于补偿前面经过晶体产生的时间走离效应(采用与前一个晶体光轴正交,厚度为其一半的ktp晶体,用于补偿由于晶体双折射中e光和o光折射率不一样导致的光速差造成光子的时间差)。 产生压缩源的光学装置(上)和产生压缩态的装置(下) 创新点:高斯玻色采样需要对所有的光子数进行相位控制,而传统的玻色采样并不需要相位关系,所以使用自发参量下转换生成纠缠的光子对。50个混合编码的单模压缩态光子组成的系统构成量子计算机,对某些特定的问题上能极大的简化计算时间。



文献来源: SCIENCE 370, 1460-1463 (2000) DOI: 10.1126/science.abe8770 作者:Han-Sen Zhong,Hui Wang,Yu-Hao Deng and Jian-Wei Pan



报告人:汪志远

文献标题:Resonant Grating-Enhanced Black Phosphorus Mid-Wave Infrared Photodetector 《共振光栅增强的黑磷中波红外光电探测器》


黑磷(BP)具有适中可调的带隙(约0.3 eV)、高载流子迁移率、衬底兼容性,具有各项异性的光吸收响应,在晶体轴AC轴吸收最高,ZZ轴吸收最低,是很有前景的中波红外光电探测材料体系。但是在薄层厚度下才具有可调的带隙,而材料越薄,其光吸收就越弱,这限制了黑磷光电探测器的光吸收。本研究利用金属-绝缘体-金属(MIM)结构制备了黑磷光电探测器,MIM结构的共振与入射光耦合,使光在 BP 层中多次循环,增加黑磷薄膜的光吸收。且金属光栅具有偏振敏感性,可实现偏振光电探测。仿真采用 FDTD,与实验结果较为吻合,有金属光栅结构的探测器吸收率更高。最终器件的光响应度在3.37 um下从无光栅的约 12 mA/W 显著提升至 77 mA/W,增强约 6.4 倍,且具有偏振光响应。该结构加工简单,可扩展至阵列探测器,显示出 BP 在中波红外光探测领域的潜力。 创新点:将黑磷薄膜与金属光栅结合,通过MIM结构的强烈共振,提升黑磷的吸收,进而提升探测器的响应度,首次实验性实现 BP–MIM 谐振增强的中红外探测器。 启发:黑磷本身就具有各项异性,可实现线偏振光探测,一维光栅也具有线偏振选择性,如果制备的光栅在吸收最高的AC轴与吸收最低的ZZ轴之间,则有望实现两个波段的偏振光电探测,一个波段为黑磷本征吸收最大值,一个波段为金属结构的共振增强波段。



文献来源:Adv. Mater. 2023, 35, 2210854 作者:Max R. Lien*,Nan Wang,Jiangbin Wu,Alexander Soibel,Sarath D. Gunapala,Han Wang,Michelle L. Povinelli* 发表日期:2022



报告人:胡天赐

文献标题: Electron-Beam-Assisted Laser-Induced Strain Microfabrication


突破双层膜体系中固有褶皱波长的限制、并实现设计与结构一致的微纳应变结构,是褶皱超表面研究中的的一个难点。传统双层膜的结构虽能借助表面应力分布不均而实现表面褶皱化,但寄生结构及无序皱纹普遍存在,使得精确的微纳图案难以获得。激光直写技术因其诸多优势可用于制作褶皱超表面。本文作者通过激光直写技术在材料表面诱导出有序褶皱,随后通过电子束辐照提升PS的玻璃化转变温度并增强了抗褶皱能力,在一定温度下,抑制了材料表面的寄生结构和无序褶皱,再通过升温使得有序褶皱高度达到170nm,实现了和设计一致的微纳结构。通过扫描电子显微镜及聚焦离子束系统对孤立凸起的形成过程进行系统表征,确认其高度可控、尺寸均匀,并且无二级褶皱干扰。 实验结论:可通过激光直写技术加工出有序褶皱,再通过电子束辐照抑制无序结构,加工出高度可调、尺寸均匀且无寄生结构的褶皱超表面。 启发:通过激光直写+电子束诱导的方法,可有效提升超表面结构自由度。可以上方法和三维折叠超表面结合,进一步实现空间可重构性、具备较强光场调控能力的三维折叠褶皱超表面。



文献来源: Laser Photonics Rev. 2023, 17, 2300014 作者:Yusong Qu, Shengyao Chen, Juxing He, Zhenzhou Liu, Lijun Ma, Shu Wang, Mingquan Zhu, Bo Li, Xiang Tan, Honglang Li, Hongbing Cai, Cong Wang,*and Qian Liu*



报告人:鲍朋


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