基于光子晶体微腔类EIT效应的MZI全光开关基础理论和关键技术研究

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基本信息

  • 批准号:
    61376055
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    90.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0403.半导体光电子器件与集成
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

In recent years, in order to increase the optical communication bandwidth and the information processing rate, the field of high speed modulation format conversion and high rate phase switching is very concerned. It is proposed that the phase shift multiplier effect in analogy to electromagnetically induced transparency (EIT) be introduced into the all-optical Mach-Zehnder Interferometer (MZI) switches in this project. When the EIT-like waveguide system structure satisfies a certain phase conditions, the transmission spectrum phase shift is doubled along with the phase shift of line waveguide. Based on the new physical effect, we combine with the phase shift multiplier effect in EIT-like and the MZI switching principle, and carry out studies on the new switching mechanism and key technologies. We'll firstly research the relationship between the phase shift multiplier effect in EIT-like and the enhanced Kerr effect in slow light photonic crystal waveguide of MZI arm. Next, we research the influence on transmission peak characteristics that produced by phase shift of the waveguide which between the two nanocavities on one MZI arm. Finally, we research the key technologies for fabricating MZI switches. Our studies try to solve the questions of high pump light power and large device size of MZI all optical switches. This project shows a new direction for chip integration, switching at ultralow pump power and picosecond optical switches. It is also a new direction for the microstructure photonics device in quantum information processing.
为增加光通信带宽提高信息处理速率,近年来高速率码型转换或高速相位开关的研究领域备受关注。本项目将类电磁诱导透明(EIT)的相移倍增效应引入光通信器件马赫曾德尔干涉仪(MZI)开关上。该类电磁诱导透明波导结构满足一定的相位条件时,输出的透射峰相移值相对于线波导相移值产生数量上倍增效应。基于这种物理效应,开展类电磁诱导透明相移倍增效应与光通信器件MZI全光开关原理相结合的开关新机理和关键技术的研究:研究光子晶体MZI臂上慢光增强kerr效应和类EIT相移倍增效应之间的关系,研究Kerr效应诱导单臂双腔间的波导折射率产生的相移对透射峰特性的影响,最后研究实现MZI全光开关的关键技术。上述研究对解决目前MZI全光开关需要高的泵浦光功率、器件尺寸无法进一步缩小等问题进行了尝试。为实现芯片集成,超低泵浦光功率,皮秒量级的全光开关以及量子信息处理中的光子器件集成展示了一个新的方向。

结项摘要

本项目将电磁诱导透明(EIT)的相移倍增效应引入光通信器件光子晶体马赫曾德尔干涉仪(MZI)开关上。研究了光子晶体模式场的布洛赫态和传输中的后向散射损耗和平面外损耗两种损耗机制。研究光子晶体MZI臂上慢光增强kerr效应和类EIT相移倍增效应之间的关系。将光波的EIT引深到等离激元方向,进一步探讨了等离激元spp类EIT,对其进行了理论研究和仿真,以获得衍射极限,亚波长尺寸的光开关器件。实验部分生长了结构芯片、解决了ICP刻蚀光子晶体尺寸变小、不规则形的问题,进行了大量是工艺参数的优化工作。获得较完美的光子晶体孔型,获得了MZI开关的全结构。测量了系统信号光透射谱。为研制低能耗,超快和小尺寸全光器件器件进行了尝试。为实现芯片集成量子信息处理中的光子器件研究展示了一个新的方向。

项目成果

期刊论文数量(25)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(0)
Dynamically tunable slow light based on plasmon induced transparency in disk resonators coupled MDM waveguide system
基于圆盘谐振器耦合 MDM 波导系统中等离激元诱导透明度的动态可调慢光
  • DOI:
    10.1088/0022-3727/48/23/235102
  • 发表时间:
    2015-06-17
  • 期刊:
    JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Han, Xu;Wang, Tao;Tang, Jian
  • 通讯作者:
    Tang, Jian
Low-power, ultrafast, and dynamic all-optical tunable plasmonic analog to electromagnetically induced transparency in two resonators side-coupled with a waveguide system
低功耗、超快、动态全光可调谐等离激元模拟,在与波导系统侧耦合的两个谐振器中实现电磁感应透明度
  • DOI:
    10.1063/1.4922281
  • 发表时间:
    2015-06
  • 期刊:
    Journal of Applied Physics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Wang Boyun;Wang Tao;Li Xiaoming;Han Xu;Zhu Youjiang
  • 通讯作者:
    Zhu Youjiang
Systematic design of wideband slow light in ellipse-hole photonic crystal waveguides
椭圆孔光子晶体波导中宽带慢光的系统设计
  • DOI:
    10.1364/josab.31.001011
  • 发表时间:
    2014-05
  • 期刊:
    Journal of the Optical Society of America B-Optical Physics
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Tang Jian;Wang Tao;Li Xiaoming;Liu Bo;Wang Boyun;He Yu
  • 通讯作者:
    He Yu
An Ultrasensitive and Multispectral Refractive Index Sensor Design Based on Quad-Supercell Metamaterials
基于四元超晶材料的超灵敏多光谱折射率传感器设计
  • DOI:
    10.1007/s11468-016-0248-8
  • 发表时间:
    2017-02-01
  • 期刊:
    PLASMONICS
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Xiao, Shuyuan;Wang, Tao;Yan, Xicheng
  • 通讯作者:
    Yan, Xicheng
Dynamically tunable plasmon induced transparency in a graphene-based on nanoribbon waveguide coupled with graphene rectangular resonators strcuture on sapphire substrate
基于石墨烯的纳米带波导与蓝宝石基板上的石墨烯矩形谐振器结构耦合的动态可调谐等离激元诱导透明度
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    X. Han;T. Wang;Li Xiaoming;Shuyuan Xiao;Youjiang Zhu
  • 通讯作者:
    Youjiang Zhu

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其他文献

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  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    科研管理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡园园;顾新;王涛
  • 通讯作者:
    王涛

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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