电子工程系

Department of Electronic Engineering

第十届国际信息光学与光子学学术会议(CIOP 2018)在北京开幕

7月9日,第十届国际信息光学与光子学学术会议(CIOP 2018)在北京召开。大会主席、中国光学学会前理事长、《中国激光》主编、清华大学周炳琨院士,清华大学副校长尤政院士,北京市科委张光连副主任,国家自然科学基金委员会信息部何杰副巡视员、潘庆处长,德国柏林工业大学Dieter Bimberg院士,大会技术委员会主席、渥太华大学鲍晓毅院士,澳大利亚皇家墨尔本理工大学顾敏院士,清华大学国际纳米光电子中心宁存政主任等出席了开幕式。会议由执行主席、清华大学黄翊东教授主持。

尤政院士和张光连主任分别致开幕辞。来自中国、美国、德国、英国、日本、韩国、新加坡等近800名中外专家及企业代表参会。

顾敏院士、黄翊东教授、鲍晓毅院士、Dieter Bimberg院士分别就光子角动量、新功能光电器件、光栅技术、垂直腔面发射激光器作大会特邀报告。

光子角动量:纳米信息光学的重大突破

轨道角动量被认为是一种新的光自由度,顾敏院士的团队做出了一系列优秀的工作:

(1) 提出一个全新的在纳米尺度的等离子体操控光的OAM的概念,通过设计等离子体的纳米结构来发现非共振角动量模式分选灵敏度。

(2)提出了基于非吸收的双信号环状二色性(BCD)光谱,在可见光和近红外波长范围内实现了近统一。这项工作为超灵敏的依赖于OMA的立体化学开辟了令人振奋的途径。

(3)展示了一种全新的CMOS可集成OAM纳米力学概念,通过超薄CMOS兼容拓扑绝缘体膜中等离子体的OAM模式的空间工程,该概念允许在纳米尺度上高效地对OAM模式进行分类和分离。

广义能带调控:下一代新型功能器件

所有光电器件的工作原理都是基于光和物质之间的相互作用。下一代光电器件的出现取决于人们对光与物质相互作用新机理的理解与发现。纳米结构中许多新颖光电子特性的机理研究,对纳米光电器件的发展具有重要的意义。

黄翊东教授在报告中介绍,类比于晶体中电子的能带结构,各种粒子、准粒子的能量-动量关系都可以看作是一种“广义能带”。纳米结构中出现新颖光电特性的机理正是在于能够调控各种基本粒子及其相关准粒子的广义能带。通过对纳米结构中光子、声子、表面等离子激元等进行广义能带调控,可以获得不同于传统材料的新颖光电特性及其在新功能器件中的应用。

(1)光子晶体波导中缺陷模式之间的耦合,可形成光子能带的微带隙,其位置对折射率变化非常敏感。黄翊东教授课题组提出并研制出利用微带隙调控的超小型宽带慢光波导光开关(带宽>24 nm,消光比>15 dB, 17 微米长)。

(2)光声晶体可以同时实现对光子和声子的调控,在精密测量领域具有重要的应用前景。黄翊东教授带领团队研制出了光声晶体悬臂微腔结构,成功观测到声子的激射现象,激射声子频率高达5.91 GHz。

(3)黄翊东教授课题组创造性地提出并验证了在双曲超材料中的无阈值切伦科夫辐射,研制出世界首款集成在芯片上的自由电子光源,波长覆盖500~900 nm, 电子能量仅为0.25 eV。

光栅技术:通信光纤和复合光纤中的不规则结构

通信光纤专为长距离高速通信传输而设计,具有损耗低、非线性失真小、易操作的优点。为了增加光纤的功能,鲍晓毅教授团队所做的工作有:

(1)一种光栅制作技术,通过在光纤中引入波长范围内更高密度的不均匀点,来形成大量的随机空穴,从而产生超高密度模式激光,减少光源的相干性。

(2)设计了一种以双核硫属化合物为纤芯,PMMA为包层的特殊光纤,即所谓的复合光纤,消除了光纤干涉测量中由温度和应变变化引起的相移为应变或温度传感器带来了串扰。

(3)利用热致光纤长度在相反方向会发生变化而产生的来自包层的热力,成功制作了对温度不敏感的光纤传感器和光纤设备。

(4)为了提高灵敏度,团队在双核复合光纤中设计了一种非对称光栅,通过两种模式之间的耦合,利用慢光效应可以在温度系数为nm/°C时获得超高温分辨率。

垂直腔面发射激光器(VCSEL) : “绿色互联网”的关键技术

在全球范围内进行信息编码传输所需要的能量是巨大的,为了降低洲际距离下的单位数据能量消耗并且降低信息传输成本,Bimberg院士引入了“绿色互联网”(Green Internet)的概念,而其中最为关键的光学组件是垂直腔面发射激光器(VCSEL)。Bimberg院士有关节能VCSEL的研究工作主要有:

(1)用于光互连和光纤数据通信的850nm和1310nm光源。

(2)在超短距离的芯片间和芯片内光数据通信中使用具有超高带宽密度的紧凑型VCSEL阵列。该VCSEL设计能够使数据通信系统以超过每秒50千兆比特的速率实现无差错传输,且能量效率接近每比特100 fJ。

会议期间,206位光学一线专家将在光子集成与光互连,先进光纤光学与传感技术,生物医学光子学,光学设计与光学精密测量,光通信与光网络技术,光学成像与全息,等离激元与超材料,激光与非线性光学,量子光学与量子信息技术,激光微纳加工与制造,微波光子学,纳米光子学与2D光电子学,微腔光力学等13场分会专题进行邀请报告。

本届会议由中国激光杂志社、清华大学联合主办,SPIE技术协办。会议同期成功举行了光电芯片产业高峰论坛、微纳光学制造培训班、“论文图像处理与技巧”讲座、英文科技论文写作培训等多场活动。






原创: 吕璇(中国激光)