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技术:32服务:0产品 :2资源 :0
高度集成的偏振控制光学器件研发与应用
价格: ¥20,000.00
成果转化类型: 军转民
成果类型: 实用新型
所属行业: 纳米、石墨烯及超细材料 自动化元器件 电子元器件 电子装备 光通信设备
成 熟 度: 可以量产
技术水平:
合作方式: 完全转让
实现生产预计需投入: 200
产品预期成本: 100
关键词: 表面等离子体激元、缝隙波导、自旋-轨道相互作用、光电探测、光子自旋霍尔效应、量子计算

片上操纵和控制光的时空演化对于未来平面集成纳米光子学的信息处理至关重要。光的自旋和轨道角动量,在经典的宏观几何光学中可以独立地处理,似乎在亚波长尺度上耦合。我们利用等离子非线纳米耦合器的自旋轨道相互作用,单向激发在无缝集成等离子槽波导中传播的表面等离子极化子模式。所提出的纳米光子电路中的光的自旋相关流动允许通过集成两个基于锗的等离子体-波导光电探测器对入射光子的自旋状态进行片上电检测。因此,设备作为一个紧凑的(6×18平方米)电传感器的光子自旋霍尔动力学。这种配置为开发高度集成的偏振控制光学器件开辟了新的途径,这些器件将利用自旋自由度来操纵和控制纳米光子系统中的亚波长光学模式。光携带自旋,一种角动量的固有形式,和轨道角动量,这决定了它的偏振和空间自由度。光子的自旋自由度和轨道自由度之间的相互作用已经引起了深入的研究,因为它具有推动技术发展的潜力,例如脊椎光谱学1,2,通信3,信息处理4,拓扑光子学5,6和量子计算7,t。他们的潜力很大。在这些领域中突破性发展的限制因素是,光学中的自旋-轨道相互作用(SOI)通常非常弱,类似于在固态自旋电子学中发现的电子SOI的普朗克常数小。在等离子体纳米结构中,利用纳米尺度上的光与物质的相互作用是显著增强自旋控制光学现象的有希望的方法。已经表明,几何手性金属结构,不叠加在它们的镜像上,由于结构手性9-12,可以强烈地增强脊椎远场响应。值得注意的是,由于表面等离子体在纳米球13-16的扭曲轨迹,甚至非手性结构在近场显示SOI电位。该特性使得在一个纳米耦合器内能够进行自旋控制的局部操作,该耦合器对两个光子自旋状态均等地响应。我们利用非手性等离子体纳米结构中的强SOI,首次在紧凑型等离子体纳米电路中演示了自旋控制定向路由的芯片检测。我们发现,亚波长半环可以优先在一个方向上发射由无缝集成的等离子体缝隙波导支持的间隙表面等离子体,这取决于局部入射辐射的自旋状态。因此,这种自旋相关现象可以被视为光5、8的量子自旋霍尔效应(QSEH)的表现。我们架起了集成光子学领域的桥梁。电子学,通过集成两个基于锗的等离子体光电探测器,用于单向表面等离子激元(SPP)激发的片上电读出,朝着等离子体学17-21的关键观点不断被强调的方向发展。结果表明,基于同步差分光电流检测,可以定量地识别和识别出固有依赖于线性极化程度的非手性光学响应,其提供的信号与S3 Stokes参数成正比。犬瘟热辐射因此,我们制造的器件用作微型手性光检测器,这种功能通常很难用传统的光电检测器22实现。此外,相同的结构提供了识别线性偏振态的能力,使得它对于快速偏振成像特别有趣。


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