基于损耗/增益均衡双曲型异向介质的局域场非寻常极致增强方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61905216
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    沈炼
  • 依托单位：
    浙江大学
  • 学科分类：
    F0509.光学和光电子材料
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Aiming at high-performance, high compatibility and easy-to-fabricate requirements in current implementations and applications of local-field enhancement, transformation optics theory including complex-coordinate transformation optics as well as hyperbolic metamaterials with balance loss and gain are studied simultaneously in order to obtain the singular local-field enhancement. It is proposed to carry out this project from three aspects, namely transformation optics theory, hyperbolic metamaterials with balance loss and gain and optimization algorithm, so as to solve the problems such as complicated structures and limited enhancement factor due to the structure at the present stage. The purpose of this project is to reveal the influence mechanism induced by different coordinate transformations as well as the shape, size and interface of unit cells for the hyperbolic metamaterials with balance loss and gain. Therefore, the optimization model of singular local-field enhancement and the characterization system of hyperbolic metamaterials with balance loss and gain are established, on the basis of application-oriented on-chip optical technologies. As the results, by combining theoretical study and experimental verification, the structure-function integration design theory and method system aimed at applications will be developed, establishing the methodology foundation for the optimization design of local-field enhancement and providing a new avenue towards designing
本项目针对目前局域场增强在实现和应用中所面临的高性能、高兼容性、易实现等需求，开展基于复数坐标变换等变换光学理论与损耗/增益均衡双曲型异向介质相结合的局域场极致增强的研究。拟从变换光学理论、损耗/增益均衡双曲型异向介质设计和优化算法三个方面开展研究，解决现阶段局域场增强设计过程中遇到的诸如结构复杂、局域场增强因子受器件结构制约等迫切问题。通过本项目的研究，将揭示不同坐标变换与损耗/增益均衡双曲型异向介质单元结构的形状、尺寸、界面对局域场极致增强的影响机制，建立基于光学芯片应用导向的局域场极致增强优化模型和损耗/增益均衡双曲型异向介质的性能表征系统。本项目采用理论和实验相结合的研究方法，可望形成面向应用需求的结构-功能一体化设计理论与方法体系，为光子学领域设计光学器件提供了一个新的思路。

结项摘要

当前局域场增强面临性能、兼容和制备三个方面的制约，导致其难以进一步实现和应用。本项目的核心内容是研究变换光学理论与损耗/增益均衡双曲型异向介质相结合的局域场极致增强，拟从变换光学理论、损耗/增益均衡双曲型异向介质设计和优化算法三个方面开展研究。在本项目的开展中，我们将变换光学理论与双曲型异向介质的参数设计结合，利用变换光学理论设计具有反常色散的双曲型异向介质，进而提出宽频纳米成像的设计方法。这是局域场增强的其中一个应用。此外，我们提出了双曲等离激元在圆柱层状结构中的局域场增强设计，利用保角变换理论，能够有效地提高圆柱层状结构的设计，实现对双曲等离激元的聚焦。我们还深入地研究了双曲型异向介质中光轴调控对局域场增强的影响，所实现的局域场增强能够进一步应用到单光子源领域。同时，我们还利用机器学习等优化算法，提出智能隐身器件、智能超构表面等设计。本项目的预期目标已充分完成，也取得了重要进展，对局域场增强理论及应用具有重要的推动作用。

项目成果

期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Design of ultra-thin underwater acoustic metasurface for broadband low-frequency diffuse reflection by deep neural networks.
深度神经网络宽带低频漫反射超薄水声超表面设计
  • DOI：
    10.1038/s41598-022-16312-1
  • 发表时间：
    2022-07-14
  • 期刊：
    SCIENTIFIC REPORTS
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Li, Ruichen;Jiang, Yutong;Zhu, Rongrong;Zou, Yijun;Shen, Lian;Zheng, Bin
  • 通讯作者：
    Zheng, Bin
Broadband enhancement of on-chip single-photon extraction via tilted hyperbolic metamaterials
通过倾斜双曲超材料实现片上单光子提取的宽带增强
  • DOI：
    10.1063/1.5141275
  • 发表时间：
    2020-03
  • 期刊：
    Applied Physics Reviews
  • 影响因子：
    15
  • 作者：
    Lian Shen;Xiao Lin;Mikhail Shalaginov;Tony Low;Xianmin Zhang;Baile Zhang;Hongsheng Chen
  • 通讯作者：
    Hongsheng Chen
Optical axis-driven field discontinuity in a hyperbolic medium.
  • DOI：
    10.1364/ol.392608
  • 发表时间：
    2020-05
  • 期刊：
    Optics letters
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Shahnawaz Shah;Yuyu Jiang;Lu Song;Huaping Wang;Lian Shen
  • 通讯作者：
    Shahnawaz Shah;Yuyu Jiang;Lu Song;Huaping Wang;Lian Shen
SQUEEZING OF HYPERBOLIC POLARITONIC RAYS IN CYLINDRICAL LAMELLAR STRUCTURES
  • DOI：
    10.2528/pier22040301
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Progress In Electromagnetics Research
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Lu Song;Lian Shen;Huaping Wang
  • 通讯作者：
    Lu Song;Lian Shen;Huaping Wang
Superscattering of water waves.
水波的超级散射
  • DOI：
    10.1093/nsr/nwac255
  • 发表时间：
    2023-07
  • 期刊：
    National science review
  • 影响因子：
    20.6
  • 作者：
  • 通讯作者：

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其他文献

基于谐波合成法的大涡模拟脉动风场生成方法研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    湖南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    沈炼;韩艳;蔡春声;董国朝
  • 通讯作者：
    董国朝
山区峡谷桥址处风场实测与数值模拟研究
  • DOI：
    10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2016.07.003
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    湖南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    沈炼;韩艳;蔡春声;董国朝;李春光
  • 通讯作者：
    李春光
A Novel Canopy Drag Coefficient Model for Analyzing Urban Wind Environments Based on the Large Eddy Simulation
基于大涡模拟的城市风环境分析的冠层阻力系数模型
  • DOI：
    10.3390/en14040796
  • 发表时间：
    2021-02
  • 期刊：
    Energies
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    沈炼;Han Yan;Xu Guoji;C.S. Cai;Yang Ying;Hua Xugang
  • 通讯作者：
    Hua Xugang
高精度入口边界的峡谷桥址风场数值模拟
  • DOI：
    10.19721/j.cnki.1001-7372.2020.07.012
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    中国公路学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    沈炼;华旭刚;韩艳;蔡春声;韦成龙
  • 通讯作者：
    韦成龙
基于多尺度耦合的城市小区风环境大涡模拟研究
  • DOI：
    10.16740/j.cnki.cn43-1421/n.2019.03.009
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    湖南理工学院学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    沈炼;邓万钞;唐春朝;陈幼;韦成龙
  • 通讯作者：
    韦成龙

其他文献

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沈炼的其他基金

异向介质中量子等离激元的调控及其应用于芯片级单光子源的机理研究
  • 批准号：
    62275231
  • 批准年份：
    2022
  • 资助金额：
    52 万元
  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

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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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