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题名人工光子学器件的逆向设计方法与应用(特邀)
被引量：4
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作者
玛地娜
程化
田建国
陈树琪
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机构
南开大学物理科学学院
山西大学极端光学协同创新中心
山东师范大学光场调控及应用协同创新中心
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出处
《光子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第1期164-185,共22页
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基金
国家重点研发计划(Nos.2021YFA1400601,2017YFA0303800)
国家杰出青年科学基金(No.11925403)
+1 种基金
国家自然科学基金(Nos.12122406,12192253,11974193)
天津市杰出青年科学基金(No.18JCJQJC45700)。
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文摘
人工设计的光子学器件在超分辨、生物传感、光通信等领域都取得了卓越的成就。传统光子学器件的设计往往是通过分析物理模型和建立数值模拟方法实现的,但是基于数值模拟方法的结构设计很大程度上依赖于经验模型,同时在结构优化的过程中需要计算大量的参数组合,因此通常只能在有限的参数空间得到次优的结果。光子学器件的逆向设计有效的解决了上述问题。逆向设计方法可以在更广阔的参数空间寻找最优结构分布,还可以设计人脑无法直观设计的不规则结构,这使得光子学器件的性能更接近极限。本文介绍了光子学器件逆向设计的常用方法及基于逆向设计的几个重要应用。逆向设计方法有望促进集成光学及光场调控领域的发展。
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关键词
梯度下降算法
遗传算法
深度学习
拓扑优化
相位设计
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Keywords
Gradient descent algorithm
Genetic algorithm
Deep learning
Topology optimization
Phase design
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分类号
O439
[机械工程—光学工程]
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题名二维光子拓扑绝缘体研究进展
被引量：3
- 2
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作者
刘慧
王好南
谢博阳
程化
田建国
陈树琪
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机构
南开大学物理科学学院
山西大学极端光学协同创新中心
山东师范大学光场调控及应用协同创新中心
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出处
《中国光学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第4期935-954,共20页
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基金
国家重点研发计划(No.2016YFA0301102,No.2017YFA0303800)
国家杰出青年科学基金(No.11925403)
+1 种基金
国家自然科学基金(No.11974193,No.91856101,No.11774186)
天津市杰出青年科学基金(No.18JCJQJC45700)。
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文摘
受凝聚态拓扑绝缘体研究的启发,整数量子霍尔效应、量子自旋霍尔效应、拓扑半金属、高阶拓扑绝缘体等拓扑物理相继在光学系统中实现。光子系统因能带干净,样品设计简单且制作精度高等优势,逐渐成为研究物理拓扑模型和新型拓扑效应的重要平台。拓扑光子学提供了全新的调控光场和操控光子的方法,其拓扑保护的边界态可实现光子对材料杂质缺陷免疫的传播,这种传统光子系统不具备的理想的传输态有望驱动新型光学集成器件的变革。本文将从二维光学体系出发,简要介绍几种典型的光拓扑绝缘体的最新进展,例如光整数量子霍尔效应、光量子自旋霍尔效应、光Floquet拓扑绝缘体、拓扑安德森绝缘体和高阶拓扑绝缘体。文中重点介绍了上述几种光拓扑绝缘体的拓扑模型及其新型的拓扑现象,并在最后展望了新型光学拓扑效应及其在光学器件中的应用前景。
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关键词
光拓扑绝缘体
光整数量子霍尔效应
光量子自旋霍尔效应
光Floquet拓扑绝缘体
拓扑安德森绝缘体
高阶拓扑绝缘体
拓扑保护边缘态
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Keywords
photonic topological insulators
photonic integer quantum Hall effect
photonic quantum spin Hall effect
photonic Floquet topological insulators
topological Anderson insulators
photonic higher order topological insulators
topological protected edge state
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分类号
TN256
[电子电信—物理电子学]
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题名基于电介质超表面的双频带双偏振通道波前调控
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作者
刘淇
刘文玮
程化
陈树琪
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机构
南开大学物理科学学院泰达应用物理研究院弱光非线性光子学教育部重点实验室
山西大学极端光学协同创新中心
山东师范大学光场调控及应用协同创新中心
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出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2021年第5期99-103,共5页
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基金
国家重点研发计划(2016YFA0301102,2017YFA0303800)
国家杰出青年科学基金(11925403)
国家自然科学基金(11974193,91856101)。
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文摘
随着微纳加工技术的发展,超表面在亚波长尺度对电磁波的多维度调控展现出传统光学器件难以比拟的优势。基于电介质硅纳米柱结构构建了具有双频带响应的超表面,利用微结构对不同偏振入射光反射系数的差异,通过构建梯度几何相位实现了双波长下的异常反射;同时设计了超表面灰度成像阵列,在近红外波段实现了对正交偏振态和双波长入射具有不同响应的正负灰度图像。文中提出的超表面设计为基于超表面的多功能集成技术的发展奠定了基础。
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关键词
超表面
偏振态
双频带
多功能
波前调控
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Keywords
metasurface
polarization state
dual-wavelength
multifunction
wavefront manipulation
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分类号
O436.3
[机械工程—光学工程]
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题名适温离子交换掺铒铌酸锂薄膜的制备研究
- 4
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作者
何雨轩
吴江威
陈玉萍
陈险峰
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机构
上海交通大学物理与天文学院
宁夏大学物理学院
山东师范大学
上海量子科学研究中心
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出处
《人工晶体学报》
CAS
北大核心
2024年第3期441-448,共8页
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基金
国家自然科学基金重点项目(12134009)。
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文摘
本文通过制备KNO_(3)和Er(NO_(3))_(3)熔融混合物,将其与铌酸锂薄膜在高温管式炉中混合进行适温热扩散,并结合退火工艺,发明了一种直接在铌酸锂薄膜上掺杂Er^(3+)的方法。通过不断变换热扩散温度、掺杂试剂浓度比例和晶体切向等参数,用控制变量法探究了不同参数对适温离子交换法掺杂Er^(3+)效果的影响,在热扩散和退火温度360℃及KNO_(3)和Er(NO_(3))_(3)质量比25∶1的参数设置下获得了表面形貌较佳的Z切掺铒铌酸锂薄膜。通过飞行时间二次离子质谱仪并利用已知掺杂浓度的薄膜进行定标,检测了所获得的掺铒铌酸锂薄膜中的Er^(3+)浓度情况,对所采用适温离子交换法的有效性进行了验证。这一方法大幅简化了铌酸锂薄膜掺杂的工艺,同时节约了成本,有助于后续在铌酸锂薄膜平台上实现分区掺杂的工作,为未来定制化铌酸锂光子集成平台的搭建提供参考。
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关键词
铌酸锂薄膜
Er^(3+)
适温离子交换
二次离子质谱仪
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Keywords
thin film lithium niobate
Er^(3+)
low temperature ion exchange
secondary ion mass spectrometry
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分类号
O734
[理学—晶体学]
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