ASCENT: PROWESS: Phase-change Reconfigurable Optical WavEfront Synthesis System

ASCENT:PROWESS:相变可重构光波前合成系统

基本信息

  • 批准号:
    2132929
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 150万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-09-15 至 2025-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

On-demand control of light propagation has been a Holy Grail for photonic engineers. An optical system capable of dynamic control of light propagation can be reconfigured on-the-fly to fulfill diverse functions such as light focusing, deflection, and switching, making them useful for applications such as photonic switching, display, imaging, and optical camouflage. This project aims to demonstrate such a system, which consists of sub-wavelength structures made of phase-change materials. The atomic structure and hence optical properties of the phase-change materials can be dynamically modulated, thereby enabling the system to be flexibly reconfigured to meet diverse application needs. The system, once realized, will have far-reaching impacts across many fields of optics and photonics by enabling new optical computing and imaging systems with major size, weight, and power advantages over their traditional counterparts. The research will be tightly integrated with interdisciplinary massive open online course development.In this project, a team of researchers with cross-cutting expertise spanning materials science, photonic devices and circuits will demonstrate a Phase-change Reconfigurable Optical WavEfront Synthesis System (PROWESS). PROWESS will realize independent continuous optical phase tuning and amplitude modulation with wavelength-scale resolution, thereby enabling complete control of light propagation. PROWESS comprises metasurfaces or sub-wavelength antenna arrays made of novel phase-change materials, where their phase transition and hence refractive index are electrically tuned. Switching of a large metasurface matrix is facilitated by integration with silicon transistor arrays. PROWESS will be further applied to realize a reconfigurable optical neural network and an infrared imaging system capable of collecting of multi-dimensional information such as light wavelength and polarization. Success of the project will not only directly benefit information technology and national security, but also strengthen US semiconductor and photonics manufacturing.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
对光传播的按需控制一直是光子工程师的圣杯。能够动态控制光传播的光学系统可以直接重新配置,以实现各种功能,例如光聚焦,偏转和切换,使其可用于诸如光子开关,显示,成像和光学伪装等应用。该项目旨在展示这种系统,该系统由相变材料制成的次波长结构组成。因此,可以动态调制原子结构及其光学特性,从而使系统能够灵活地重新配置以满足各种应用需求。该系统曾经意识到,通过启用具有主要尺寸,重量和功率优势的新的光学计算和成像系统,将对许多光学和光子学领域产生深远的影响。这项研究将与跨学科的大规模开放在线课程开发紧密整合。在该项目中,具有跨切割专业知识的研究人员跨越了材料科学,光子设备和电路,将证明相位变化可重新配置的光波前合成系统(Prowess)。 PROWESS将通过波长尺度分辨率实现独立的连续光相调和振幅调制,从而可以完全控制光传播。能力包括由新型相变材料制成的跨波长天线阵列,其中它们的相变和折射率是电的。通过与硅晶体管阵列集成,可以促进大型跨表面矩阵的切换。能力将进一步应用,以实现可重构的光学神经网络和红外成像系统,能够收集多维信息,例如光波长和极化。该项目的成功不仅将直接受益于信息技术和国家安全,而且还可以增强美国半导体和光子制造。该奖项反映了NSF的法定任务,并且使用基金会的知识分子优点和更广泛的影响审查标准,认为值得通过评估来获得支持。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Near-infrared metalens for high-resolution and deep focus optical coherence tomography
  • DOI:
    10.1063/5.0131170
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    M. Haerinia;B. Zheng;Aaron Hutchins;H. Tang;Hang Li;Yunxi Dong;Wei Guo;Hualiang Zhang
  • 通讯作者:
    M. Haerinia;B. Zheng;Aaron Hutchins;H. Tang;Hang Li;Yunxi Dong;Wei Guo;Hualiang Zhang
Optical and Electrical Memories for Analog Optical Computing
  • DOI:
    10.1109/jstqe.2023.3239918
  • 发表时间:
    2023-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    S. R. Kari;Carlos A. Ríos Ocampo;Lei Jiang;Jiawei Meng;N. Peserico;V. Sorger;Juejun Hu;N. Youngblood
  • 通讯作者:
    S. R. Kari;Carlos A. Ríos Ocampo;Lei Jiang;Jiawei Meng;N. Peserico;V. Sorger;Juejun Hu;N. Youngblood
Reconfigurable metasurfaces towards commercial success
  • DOI:
    10.1038/s41566-022-01099-4
  • 发表时间:
    2022-12-22
  • 期刊:
  • 影响因子:
    35
  • 作者:
    Gu, Tian;Kim, Hyun Jung;Hu, Juejun
  • 通讯作者:
    Hu, Juejun
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    Juejun Hu
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Juejun Hu
  • 通讯作者:
    Juejun Hu
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    2014
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    2019
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    Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了