低损耗表面等离子晶体自准直效应研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11404388
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2206.微纳光学与光子学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Plasmonic crystal with periodic metal structures has self-collimating (SC) effect which has been found in photonic crystal. It can control light propagation with no divergence in sub-wavelength space, and has potential applications in on-chip interconnected for very large photonic integrated circuits (photonic VLSI). Until quite recently, it has attracted researchers' attentions. However, the strong absorption of light in metal decreases the performance of surface plasmon polariton (SPP) devices severely. In this project, long-range SPP (LRSPP) and hybrid photonic-plasmonic (HPP) structures are used to reduce the transmission loss, and plasmonic cystal with low-loss SC effect will be designed and realized. Comparing with the SPP SC effects which have been reported, the SC effect in LRSPP and HPP structures has two advantages: 1) Introducing low-loss SC SPP propagation into telecommunication bands based on the works which have done in terahertz and microwave bands. This is important for on-chip photonic communications in the future; 2) Point out that loss is the critical limitation of using SPP SC effect in the photonic integrated circuits, develop low-loss SC effect in plasmonic crystal and enhance the SC propagation length. The study of low-loss SC effect in plasmonic crystal not only has high academic value, but also has has practical significance in sub-wavelength optical wave manipulating and device interconnections in future photonic VLSI.
基于周期性金属结构的表面等离子晶体具有与光子晶体类似的自准直效应,能够在亚波长尺度上限制光束在特定方向传播而不发生扩散,在未来大规模光子集成回路存在广阔的应用前景,最近刚刚引起学术界的重视。然而, 金属对光波的固有吸收严重增加了基于表面等离子晶体自准直效应器件的损耗。本项目拟采用长程表面等离子激元和混合表面等离子激元两种结构降低传输损耗,实现支持长距离自准直传播的表面等离子晶体。同已有的研究相比,本项目的创新点在于:1)首次研究通信波段低损耗表面等离子晶体自准直效应,对光子通信具有更现实的意义;2)提出损耗是限制表面等离子激元自准直效应应用的关键因素,提出了两种低损耗结构,有效增加自准直传播距离。这一研究开辟了自准直效应研究新的研究方向,不仅有重要的学术价值,同时为未来突破衍射极限的光束控制、器件互连提供了解决方案,在大规模光子集成回路领域具有更重要的应用价值。

结项摘要

基于微纳光子器件实现的光学自准直效应,能够在亚波长尺度上限制光束在特定方向传播而不发生扩散,在未来大规模光子集成回路中具有广阔的应用前景。本项目开展了基于混合光子-等离子晶体结构的光学自准直效应的理论与实验研究;研究了硅基条形波导与缝隙波导的色散、模场分布等光学特性与波导结构参数的关系;提出了两种低损耗混合光子-等离子体波导,研究了其传播长度与模场尺寸等特性;设计并优化了两种类型自准直晶体结构;通过网格划分和吸收边界优化设计,实现了高色散材料周期性结构分析算法的快速收敛;利用FDTD法,研究了混合光子-等离子晶体的色散关系及等频线变化规律,实现了宽带范围内的光学自准直效应;通过改变材料折射率,实现了自准直角度的连续可调;设计优化了交叉波导、基于微环谐振腔的光开关及M-Z干涉仪等微纳器件;基于耦合模理论及周期性波导下的模式转换理论,研究了模式转换效率与光波导截面折射率分布的关系,提出了一种计算片上模式转换器尺寸理论极限的方法。该项目的研究开辟了自准直效应研究的新方向,不仅具有重要的学术价值,同时为未来突破衍射极限的光束操控、器件互联等提供了解决方案,在大规模光子集成回路领域具有更重要的应用价值。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(1)
Tunable Slow Light Based on Plasmon-Induced Transparency in Dual-Stub-Coupled Waveguide
双短截线耦合波导中基于等离激元诱导透明度的可调谐慢光
  • DOI:
    10.1109/lpt.2014.2362293
  • 发表时间:
    2015-01-01
  • 期刊:
    IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Wang, Guoxi;Zhang, Wenfu;Liang, Jian
  • 通讯作者:
    Liang, Jian
On-Chip Router Elements Based on Silicon Hybrid Plasmonic Waveguide
基于硅混合等离子体波导的片上路由器元件
  • DOI:
    10.1109/lpt.2017.2695081
  • 发表时间:
    2017-06-15
  • 期刊:
    IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Ge, Zhiqiang;Zhang, Lingxuan;Zhao, Wei
  • 通讯作者:
    Zhao, Wei
Mode Splitter Without Changing the Mode Order in SOI Waveguide
不改变 SOI 波导中模式阶数的模式分离器
  • DOI:
    10.1109/lpt.2016.2606496
  • 发表时间:
    2016-11-15
  • 期刊:
    IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Liao, Jianwen;Zhang, Lingxuan;Zhang, Wenfu
  • 通讯作者:
    Zhang, Wenfu
Broadband self-collimating phenomenon in a low-loss hybrid plasmonic photonic crystal
低损耗混合等离子体光子晶体中的宽带自准直现象
  • DOI:
    10.1364/ao.57.000829
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Applied Optics
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Zhang Lingxuan;Zhang Wenfu;Wang Guoxi;Li Zhongyu;Du Shujian;Wang Weiqiang;Wang Leiran;Sun Qibing;Zhao Wei
  • 通讯作者:
    Zhao Wei
Giant and tunable electric field enhancement in the terahertz regime
太赫兹区域的巨型可调电场增强
  • DOI:
    10.1364/oe.22.027001
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Lu Xiaoyuan;Wan Rengang;Wang Guoxi;Zhang Tongyi;Zhang Wenfu
  • 通讯作者:
    Zhang Wenfu

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    张文富

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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

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          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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