全球PE求变
06-17
科技日报 近日，暨南大学光子技术研究所研究员丁伟团队与北京理工大学教授陆翠翠团队合作，与北京大学教授胡晓勇合作。
片上拓扑彩虹器件研究取得重要进展，首次在纳米级芯片上观察到显着的拓扑彩虹效应。
相关研究发表于《自然—通讯》。
以光子为信息载体的微纳全光器件在光通信、光信息处理、光计算等领域具有重要应用。
拓扑光子态受到拓扑数守恒的保护，与传统光子态相比具有鲁棒性和抗干扰性的优点。
频率作为光的自由度，是传输信息的基本载体。
多频光传输是实现大数据信息处理的基础。
为了实现这一目标，可以利用光子晶体合成维度来构造片上多频拓扑微纳器件。
当这类“拓扑彩虹器件”受到结构尺度、随机误差、材料缺陷或杂质的干扰时，只要光子晶体带隙不闭合，器件性能就不会受到影响。
然而，实现纳米尺度的片上拓扑彩虹器件面临着巨大的挑战。
一方面，光场分辨率需要大大超过衍射极限（达到数十纳米量级），才能表征光通信频段光子晶体单晶格内的电场分布；另一方面，光子晶体结构和传输是在同一芯片上制备的。
波导、耦合结构和激励端的工艺非常复杂。
在研究工作中，研究人员利用自主研发的散射近场光学显微镜直接表征了合成三维光子晶体拓扑彩虹纳米器件的表面电场。
每个光子晶格的电场分布清晰可见。
不同频率下拓扑态的最大电场出现在不同的晶格位置。
在纳米级芯片上实验测试了显着的拓扑彩虹效应，与模拟计算结果一致。
散射近场光学表征技术有两个显着优势：一是可以同时测量样品形貌和光信号，可以直接提供光子晶体不同位置处的电场幅值信号；其次，所使用的原子力显微镜探针尖端小于20纳米，能够深入到单个光子晶体的气孔中，并提供极高的空间分辨率。
另外，采用波导端面耦合方式提高激发效率，并采用同一根光纤采集样品表面的近场反射信号，可具有采集效率高、背景低的优点同时发出噪音。
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