Quantum Photonics and the Physics of Light

量子光子学和光物理学

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2017-06880
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 7.72万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2019-01-01 至 2020-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

We propose an integrated five-year research program that spans research topics ranging from fundamental aspects of optical physics to aspects of applied engineering photonics. Within this broader context, this document highlights two specific research projects. One entails studies of a photonic material recently uncovered by the PI that possesses an extremely large (largest ever measured!), ultrafast nonlinear response associated with its epsilon-near-zero (ENZ) spectral region. We will study the nature of this huge nonlinear response, its implications for photonics applications, and the novel physics permitted by the combination of small dielectric permittivity and large nonlinearity. The other project entails the use of nanofabrication methods to manufacture new photonic surfaces, structures and devices. A particular goal of this part of the work is to develop a miniature, chip-scale spectrometer. A spectrometer of this sort holds great promise for the betterment of society, including the development of portable diagnostic equipment for the health sciences and field-ready equipment to thwart terrorism threats.******Our program of research is important for a variety of reasons. It should lead to increased understanding of basic processes in optical physics, such as how the processes of spontaneous emission and superradiance are modified under ENZ conditions. It will also lead to increased understanding of the origin of optical nonlinearities and of why some materials are more nonlinear (in some cases dramatically so) than others. There are also practical implications to this work. One aim is to develop highly miniature (chip-scale) optical spectrometers with a spectral resolution comparable to those of laboratory-sized devices. The unprecedentedly good spectral resolution of our device is achieved by placing a highly dispersive material (a slow-light medium) within one arm of an interferometer. Such a device lends itself to myriads of application, including environmental pollution sensing, biomedical monitoring, and the detection of chemical terrorism threats. Moreover, our work on the modification of the properties of spontaneous emission should lead to means for dramatically increasing the efficiency of solid-state-lighting sources. This work has enormous commercial implications. These applications will be of benefit to Canadian society and the infrastructure to be developed will be of interest to the scientific community. This work will provide undergraduate, graduate and postdoctoral HQP with highly desired skills related to photonics technology, making them attractive and competitive candidates for employment in academia, industry and government**
我们提出了一个综合的五年研究计划,该计划涵盖了研究主题,从光学物理学的基本方面到应用工程光子学的各个方面。在更广泛的背景下,本文档重点介绍了两个特定的研究项目。一项需要对PI最近发现的光子材料进行的研究,该光子材料具有极大的(有史以来测量的最大!),超快的非线性反应与其Epsilon-Near-Near-Zero(ENZ)光谱区域相关。我们将研究这种巨大的非线性反应的性质,对光子学应用的影响以及小型介电介电常数和较大的非线性允许的新物理学。另一个项目需要使用纳米化方法来制造新的光子表面,结构和设备。这部分工作的一个特殊目标是开发微型芯片尺度光谱仪。此类光谱仪对改善社会有很大的希望,包括开发用于健康科学的便携式诊断设备以及挫败恐怖主义威胁的现场准备设备。它应导致对光学物理学基本过程的了解,例如如何在ENZ条件下修改自发发射和超平稳的过程。这还将导致人们对光学非线性的起源以及某些材料比其他材料比其他材料更为非线性(在某些情况下如此)的理解增加。这项工作也有实际的影响。一个目的是开发高度微型(芯片尺度)的光谱仪,其光谱分辨率与实验室大小的设备相当。我们设备的前所未有的良好光谱分辨率是通过在干涉仪的一个臂中放置高度分散材料(慢灯介质)来实现的。这样的设备适用于无数的应用,包括环境污染感,生物医学监测以及对化学恐怖主义威胁的检测。此外,我们在修改自发发射特性的工作应导致大幅提高固态光源效率的手段。这项工作具有巨大的商业意义。这些应用将对加拿大社会有益,而开发的基础设施将引起科学界的关注。这项工作将为本科,研究生和博士后HQP提供与光子技术有关的高度期望的技能,使其成为学术界,工业和政府就业的有吸引力且具有竞争力的候选人**

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

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  • 通讯作者:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    56.9
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    Mathew, Sarah

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