中国矿业大学信息与控制工程学院，江苏 徐州 221116
提出了一种基于电磁诱导透明（EIT）的多功能偏振无关超表面，其基础结构由1个金属十字结构和4个方环结构组成，并引入了可调控材料硅（Si）以及二氧化钒（VO2），以实现温光双控。利用模拟计算和理论模型分析得到了基础结构作为双明模间接耦合形成EIT透明窗口的结论。由于EIT以及可调控材料的特性，本设计可以在分子传感、可控慢光以及双通道温光双控开关等领域实现应用，并且具有优异的性能。该结构对蔗糖溶液的传感灵敏度为97.6 GHz/（kg/m3），在分子检测领域展示出了巨大潜力。该结构实现了对慢光效应的可选择控制。依据EIT的作用机理，提出了利用可调控材料改变结构谐振进而控制电磁响应的设计思路，并实现了一种双通道温光双控开关，为今后的EIT超表面设计提供了参考。
表面光学 超表面 可调控材料 分子传感 慢光效应 温光双控开关
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Advanced Optoelectronic Quantum Architecture and Measurements of Ministry of Education, Beijing Key Laboratory of Nanophotonics and Ultrafine Optoelectronic Systems, School of Physics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
2 School of Physical Science and Technology, Provincial Key Laboratory for Thin Films and Institute for Advanced Study, Soochow University, Suzhou 215006, China
3 State Key Laboratory of Low-Dimensional Quantum Physics, Department of Physics, Frontier Science Center for Quantum Information, Tsinghua University, Beijing 100084, China
4 State Key Laboratory for Mesoscopic Physics & Department of Physics, Collaborative Innovation Center of Quantum Matter & Frontiers Science Center for Nano-optoelectronics, Beijing Academy of Quantum Information Sciences, Peking University, Beijing 100871, China
Topological photonic states have promising applications in slow light, photon sorting, and optical buffering. However, realizing such states in non-Hermitian systems has been challenging due to their complexity and elusive properties. In this work, we have experimentally realized a topological rainbow in non-Hermitian photonic crystals by controlling loss in the microwave frequency range for what we believe is the first time. We reveal that the lossy photonic crystal provides a reliable platform for the study of non-Hermitian photonics, and loss is also taken as a degree of freedom to modulate topological states, both theoretically and experimentally. This work opens a way for the construction of a non-Hermitian photonic crystal platform, will greatly promote the development of topological photonic devices, and will lay a foundation for the real-world applications.
topological rainbow non-Hermitian photonics photonic crystal slow-light effect Chinese Optics Letters
2023, 21(12): 123601
南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室，人工微结构科学与技术协同中心，江苏 南京 210093
高速率、低功耗的小型化电光调制器是现代电通信网络和微波光子系统的关键组成部分。基于人工表面等离激元的慢光效应，设计了一种利用金属光子晶体电极的马赫-曾德尔干涉仪电光调制器。通过在薄膜铌酸锂光子芯片上调控微波色散与群速度，实现了微波与光波之间更强的相互耦合作用。对电光重叠积分因子的分析表明，这种结构相较条形电极结构可以通过更短的传播长度得到相同的相移，实现高效的调制过程。同时，所提慢光效应结构也可以应用于其他集成化的电光器件。
光学器件 电光调制器 人工表面等离激元 慢光效应 薄膜铌酸锂 光学学报
2023, 43(19): 1923001
东北石油大学物理与电子工程学院，黑龙江 大庆 163318
从理论上研究了由一个单腔光力系统和一个辅助腔组成的耦合腔系统中光力诱导放大和慢光效应的特性。结果表明，如果采用高品质的辅助腔（具有很小的衰减速率），系统中探测场的强度可以得到显著放大。结果还发现，基于完美的光力诱导透明特性，该模型中的时间延迟很容易超过单腔光力系统中的时间延迟上限。此外，还研究了该系统中完美光力诱导吸收的有趣现象。该研究结果可以应用于现代光网络中的光传输。
量子光学 腔光力学 光力诱导放大 慢光 光力诱导吸收 激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1927001
1 上海理工大学光电信息科学与计算机工程学院，上海 200093
2 上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093
基于金属-石墨烯耦合的开口谐振环超材料，在0.8~1.2 THz范围成功实现等离诱导透明效应（PIT）。通过调节石墨烯的费米能级可以在0.929 THz和1.037 THz处实现振幅调制，最大调制深度分别为96.05%和65.40%。通过提出等效电容耦合结构来量化偏置电压与石墨烯费米能级的关系，该结构在慢光应用的研究结果表明，当偏置电压，石墨烯宽度为2 μm时，群延时、群折射率、延时带宽积和Q值分别可达93.12 ps，756.67，9.31，10.19。该研究结果对可调谐慢光器件的应用具有潜在的推动作用。
等离诱导透明 石墨烯 可调谐 慢光效应 太赫兹 光学学报
2023, 43(16): 1623025
太赫兹(Terahertz, THz)波在无线通信、生物医学、无损检测、军用雷达等领域具有潜在的应用前景。研究THz慢光效应对THz通信和检测技术具有非常重要的实际意义。目前已报道的THz慢光效应研究还面临一系列问题。由于具有结构设计灵活和电磁特性可设计的特点, 电磁诱导透明(Electromagnetically Induced Transparency, EIT)超材料为THz慢光效应提供了崭新的研究平台。介绍了基于EIT超材料的THz慢光效应的基本原理以及近年来的研究进展, 并对THz慢光效应的发展趋势进行了分析和展望。
超材料 太赫兹 慢光效应 电磁诱导透明 metamaterials terahertz slow light effect electromagnetically induced transparency
1 西部能源光子技术省部共建国家重点实验室，陕西 西安 710127
2 陕西省全固态激光及应用工程技术研究中心，陕西 西安 710127
3 西北大学光子学与光子技术研究所陕西省光电子技术重点实验室，陕西 西安 710127
4 湖北工业大学理学院，湖北 武汉 430068
拉盖尔-高斯旋转腔系统是获得光力学诱导透明（OMIT）效应的一种特殊装置，进一步提出在该腔中利用非线性耦合和轨道角动量（OAM）交换实现三阶克尔非线性效应的调控。利用系统的哈密顿模型可以得到克尔非线性解析表达式，经过数值模拟研究发现，当系统被调节到OMIT窗口附近时，携带OAM的光场会经历极小的吸收和强烈的色散，从而导致巨克尔非线性效应的产生。与传统的电磁诱导透明（EIT）和OMIT相比，该系统可以通过OAM和其他参数实现巨克尔非线性的调控。不仅如此，轨道角量子数还可以被用于控制光传播的群速度、实现快光和慢光效应。
非线性光学 克尔系数 轨道角动量 快慢光效应 光力学诱导透明 光学学报
2022, 42(22): 2219002
华侨大学 信息科学与工程学院, 福建 厦门 361021
为了实现对慢光群速度的控制，构建了石墨烯等离激元时间晶体慢光波导。对波导采用石墨烯等离激元时间晶体来构造用于传输的Zigzag拓扑界面通道，当结构一定时动态调节石墨烯纳米盘的外加偏置电压，即可获得若干不同时刻的色散曲线，并对相应的群速度进行研究。首先，通过对蜂窝状排列的石墨烯纳米盘的不同区域施加随时间周期性变化的偏置电压，来获得石墨烯等离激元时间晶体。当晶体时间平移对称性遭到破坏时，晶体带隙会随着时间周期性出现及消失，进而呈现出能带拓扑效应。接着，构造Zigzag拓扑界面分析不同时刻下存在的拓扑界面态及其慢光模式。然后，根据该色散曲线计算出对应的群速度。最后，通过数值仿真建立慢光波导模型，并在波导光能捕获点检测场增强过程。模拟结果表明：基于石墨烯等离激元时间晶体所设计的波导可以实现很好的慢光传输效果，在波导结构固定时可以动态调节光的群速度。慢光传输下光能捕获点实现了场增强效应。该慢光波导结构简单，可动态调谐，在慢光调制器件和光储存器件中具有广阔的应用前景。
慢光 石墨烯 等离激元时间晶体 动态调谐 slow light graphene plasmonic time crystal dynamical tuning
南京工程学院 信息与通信工程学院, 南京 211167
随着全光网络的快速发展, 快慢光技术受到了广泛关注。为了研究半导体光放大器(SOA)的快慢光效应, 文章构建了辅助光注入半导体光放大器的理论模型。比较了辅助光注入SOA前后, 直流电流、调制电流、调制频率、相移以及增益系数等参数对相位延时量的影响。仿真结果表明: 辅助光的注入使输出信号光由慢光变为快光, 辅助光功率越强, 效果越明显。同时, 注入辅助光信号后, 直流电流越大, 相位延时量越大; 调制电流、调制频率、相移及增益系数越大, 相位延时量越小。
半导体光放大器 辅助光 快慢光 semiconductor optical amplifier assist light fast and slow light
