基于铌酸锂薄膜波导和微结构电极的高速光束偏转研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:61775084
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:F0502.光子与光电子器件
- 结题年份:2021
- 批准年份:2017
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2018-01-01 至2021-12-31
- 项目参与者:关贺元; 丘文涛; 董江莉; 唐洁媛; 李东泉; 车振; 周苏旭; 王媛; 何冬辉;
- 关键词:
项目摘要
Optical beam deflection based on electro-optic effect due to its high-speed modulation characteristics leads to immense applications in the domains such as high-speed optical switch and signal processing, electro-optic sampling and scanning in ultra-fast optics, beam smoothing for high-intensity laser and optical manipulation in biophotonics. The current optical beam deflectors made by electro-optic material need high driving-voltage and the dimensions are not integratable, which cannot attain to high-speed operation. According to our previous researches on electro-optic modulation in micro and nanostructured lithium niobate waveguide, this project innovatively merges the optical waveguide technique in lithium niobate thin film and the non-coplanar microstructured electrodes for high-speed modulation to surmount the current scientific and technique bottleneck. The key scientific issues of mode deflection of optical waveguide based on the manipulation of refractive index distribution and its high-speed modulation will be studied, the feasibility towards on the integration of optical waveguide deflector will also be concerned. The relevant sciences and technologies for the miniaturization (length<200 microns), high-speed modulation (GHz) and low driving voltage (<10V) of the beam deflector will be involved. The research content includes the hybrid waveguide of lithium niobate thin film based on ridge and proton exchange techniques, the non-coplanar microstructured electrodes to electrically manipulate the distribution of refractive index variation in waveguide and simultaneously to realize high-speed optical beam deflection, the optimization theory for the overlap interaction of electro-optic field between transmitted light and electric field of the microstructured electrodes, etc., so as to realize the integratable high-speed optical beam deflector.
基于电光效应的光束偏转由于其高速调制性使其在高速光交换与信息处理、超快光学的电光采样与扫描、高能激光束匀滑和生物光子操控等领域具有难以估量的应用。目前电光材料的光束偏转器件所需驱动电压较大、尺寸难以集成、达不到高速化要求。本项目根据在微纳结构铌酸锂波导电光调制的研究基础,创新性地融合新型铌酸锂薄膜光波导技术和适应于高速调制的非共面微结构电极,突破目前的科技瓶颈,探索实现基于波导折射率分布电调控的光束偏转和高速调制的关键科学问题,研究可用于集成的新型光束偏转器件的可行性。解决光束偏转器件的微型化(长度<200微米)、高速化(GHz)和低驱动电压(<10V)等科学和技术问题。研究内容包括基于脊型和质子交换技术的铌酸锂薄膜混合波导、非共面微结构电极同时实现波导折射率空间变化的电调控和光束高速偏转的创新科学机理、传输光与微结构电极的电场分布相互交叠的电光优化理论等,实现可用于集成的高速光束偏转器。
结项摘要
基于电光效应的光束偏转由于其高速调制性使其在高速光交换与信息处理、超快光学的电光采样与扫描、高能激光束匀滑和生物光子操控等领域具有难以估量的应用。目前电光材料的光束偏转器件所需驱动电压较大、尺寸难以集成、达不到高速化要求。本项目根据在微纳结构铌酸锂波导电光调制的研究基础,创新性地融合新型铌酸锂光波导技术和适应于高速调制的微结构电极,突破目前的科技瓶颈,探索实现基于波导折射率分布电调控的光束偏转和高速调制的关键科学问题,研究可用于集成的新型光束偏转器件的可行性。解决了光束偏转器件的微型化、高速化和低驱动电压等科学和技术问题。研究内容包括基于铌酸锂混合波导、微结构电极同时实现波导折射率空间变化的电调控和光束高速偏转的创新科学机理、传输光与微结构电极的电场分布相互交叠的电光优化理论等。其具体实现结果如下:...1)理论上建立了混合波导和微结构电极的研究模型,掌握了微结构电极的电场和铌酸锂混合波导传输光的相互作用和光束偏转机理,获得了电极的电场和传输光的交叠分布如何影响有效电光系数并建立一套适用于铌酸锂薄膜微型化光子器件的设计方法,进而实现光束偏转器件工作作用长度小于200微米;.2)实现光束偏转高速调制的关键科学机理,设计并优化器件的非共面微结构电极,使光束偏转器件适应于高速化实现了大于GHz的偏转速率,所需的驱动电压小于10V,实现偏转角度6.2度;.3)在实现器件的制备和品质保证的同时,降低器件的损耗(插入损耗小于5dB),实现器件的可集成性和实效性。
项目成果
期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Highly efficient second harmonic generation of thin film lithium niobate nanograting near bound states in the continuum
连续体近束缚态薄膜铌酸锂纳米光栅的高效二次谐波产生
- DOI:10.1088/1361-6528/abfe23
- 发表时间:2020-06
- 期刊:Nanotechnology
- 影响因子:3.5
- 作者:Zhijin Huang;Mengjia Wang;Yang Li;Jumei Shang;Ke Li;Wentao Qiu;Jiangli Dong;Heyuan Guan;Zhe Chen;Huihui Lu
- 通讯作者:Huihui Lu
Wavefront shaping for reconfigurable beam steering in lithium niobate multimode waveguide
铌酸锂多模波导中可重构光束控制的波前整形
- DOI:10.1364/ol.445790
- 发表时间:2022
- 期刊:Optics Letters
- 影响因子:3.6
- 作者:Yi Xu;Kanpei Zheng;Jumei Shang;Weiming Yuan;Songnian Fu;Huihui Lu;Yuncai Wang;Yuwen Qin
- 通讯作者:Yuwen Qin
Resonance-assisted light-control characteristics of SnS2 on a microfiber knot resonator with fast response
快速响应微纤维结谐振器上 SnS2 谐振辅助光控特性
- DOI:10.1364/prj.6.001137
- 发表时间:2018-12-01
- 期刊:PHOTONICS RESEARCH
- 影响因子:7.6
- 作者:Lu, Huihui;Wang, Zhongmin;Chen, Zhe
- 通讯作者:Chen, Zhe
Electron-plasmon interaction on lithium niobate with gold nanolayer and its field distribution dependent modulation
铌酸锂与金纳米层的电子等离子体相互作用及其场分布依赖性调制
- DOI:10.1364/oe.27.019852
- 发表时间:2019
- 期刊:Optics Express
- 影响因子:3.8
- 作者:Lu Huihui;Xiong Hanqing;Huang Zhijin;Li Yang;Dong Huazhuo;He Donghui;Dong Jiangli;Guan Heyuan;Qiu Wentao;Zhang Xinyue;Zhu Wenguo;Yu Jianhui;Luo Yunhan;Zhang Jun;Chen Zhe
- 通讯作者:Chen Zhe
Optical anapole mode in nanostructured lithium niobate for enhancing second harmonic generation
纳米结构铌酸锂中的光学阿纳极模式可增强二次谐波的产生
- DOI:10.1515/nanoph-2020-0222
- 发表时间:2020-09-01
- 期刊:NANOPHOTONICS
- 影响因子:7.5
- 作者:Li, Yang;Huang, Zhijin;Chen, Zhe
- 通讯作者:Chen, Zhe
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- 发表时间:2015
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- 作者:罗云瀚;余健辉;卢惠辉;关贺元
- 通讯作者:关贺元
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卢惠辉的其他基金
微纳结构铌酸锂波导高速电光调制器
- 批准号:61405075
- 批准年份:2014
- 资助金额:28.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
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