光学纳米天线能够在纳米尺度上压缩光并增强光与物质的相互作用,因此对光子器件和光谱学具有重要意义。其中,由支持声子极化子的极性晶体制成的纳米天线(声子纳米天线)表现出最高的品质因数。这是因为这些材料固有的低光损耗,然而,由于它们的介电性质,阻碍了纳米天线的光谱调谐。在这里,通过近场纳米显微镜监测,在很宽的光谱范围(≈ 35 cm − 1 ,即共振线宽 ≈ 9 cm − 1 )内实现了声子纳米天线中超窄共振的主动和被动调谐。为此,将由六方氮化硼制成的单个纳米天线放置在不同的极性基底上(例如石英和 4H-碳化硅),或用高折射率范德华晶体 (WSe 2 ) 的层覆盖它,以改变其局部环境。重要的是,通过将纳米天线放置在费米能量变化的门控石墨烯单层顶部,可以实现纳米天线极化子共振的主动调谐。这项工作提出了具有超窄共振的可调极化子纳米天线的实现,可用于主动纳米光学和(生物)传感。
列出了针对奇异状态及其特性的纳米光共振系统的基本效应。与晶格的几何形状和材料组成密切相关,在光谱中出现谐音的明亮木 - 纳尔和非谐音的暗通道。明亮的状态对应于高反射率引导模式共振(GMR),而暗通道代表连续体(BIC)中的结合状态。即使在简单的系统中,具有可调带宽的奇异状态也是孤立的光谱线,这些频谱线与其他共振特征广泛分离。在适度的晶格调制下,随之而来的是泄漏的频段元数据,融合了模态频段并导致偏移黑色状态和反射性BIC,以及在高反射宽带内的跨媒介BIC。rytov-type有效培养基理论(EMT)被证明是描述,制定和理解共振光子系统中集体GMR/BIC基本面的有力手段。,此处显示了不对称场的废弃Rytov分析解决方案,以预测深色BIC状态基本上是针对相当大的调制水平的。等效EMT均匀膜的繁殖结构提供了对经常引用的嵌入BIC特征值的定量评估。作品以实验验证关键效应结束。
摘要:热光 (TO) 调制器在波长路由器、激光雷达、光学计算和其他可重构光子系统中发挥着越来越重要的作用。由于 TiO 2 纤芯和具有负热光系数的 SU-8 包层之间的协同效应,首次在 1310 nm 波段展示了基于溶胶-凝胶 TiO 2 平台的高效 TO 可调微环谐振器 (MRR)。以 SU-8 聚合物为顶部包层的 MRR 调制器表现出 33.0 pm/mW 的热调谐效率,比采用二氧化硅顶部包层的 MRR 调制器高 14 倍以上。它的上升/下降时间为 9.4 us/24 us,P π 功率为 7.22 mW,表明在允许在不同基板上进行单片集成的非晶材料平台中,TO 调制器具有相对较高的品质因数。这些结果为溶胶-凝胶 TiO 2 平台在光子集成电路中的应用带来了巨大的希望,并为设计可穿戴设备、可见光/红外通信和生物光子应用中的紧凑高效的 TO 调制器提供了新的视角。
摘要 —基于亚波长光栅跑道微环谐振器和游标效应,提出并论证了一种优化片上折射率传感器灵敏度和检测限的方法。亚波长光栅波导可以降低光场的结构限制,有利于增强光子与分析物之间的相互作用。通过优化亚波长光栅跑道微环谐振器的参数,传感器的灵敏度可以显著提高到 664 nm/RIU。随后,利用游标效应,设计了一种基于两级联微环的折射率传感器。由于游标效应,重叠峰之间的波长间隔可以有效放大十倍以上,从而获得高性能。结果表明,超高灵敏度为 7061 nm/RIU,检测下限为 1.74 × 10 −5 RIU。该集成装置具有超高灵敏度、低检测限等优点,在环境监测、生物传感器领域具有重要价值。
摘要:如今,为了克服可再生能源整合带来的新挑战,成本更低、体积更小、效率更高的电源转换器正在不断发展。在此背景下,可再生能源应用中对精心设计的电源转换器的需求日益增加,以减少能源利用率并处理各种负载。本文提出了一种用于 DC-DC 转换的中心抽头桥级联串联谐振 LC 双有源桥 (DAB) 转换器。所提出的转换器的零件数量少,可以实现高功率密度设计,同时降低成本。由于采用电流阻断特性消除了反向电流,因此所提出的转换器降低了传导损耗。反向电流阻断还可以在很宽的工作范围内实现零电压开关 (ZVS) 和零电流开关 (ZCS)。因此,与传统的 DAB 转换器相比,使用简单的固定频率调制 (FFM) 方案可提供更宽的工作范围。基于传导损耗和开关损耗对所提出的转换器和传统的 DAB 转换器进行了全面比较,以说明性能改进。最后,通过仿真和实验结果验证了所提出的转换器的有效性。
摘要:如今,为了克服可再生能源整合带来的新挑战,成本更低、体积更小、效率更高的电源转换器正在不断发展。在此背景下,可再生能源应用中对精心设计的电源转换器的需求日益增加,以减少能源利用率并处理各种负载。本文提出了一种用于 DC-DC 转换的中心抽头桥级联串联谐振 LC 双有源桥 (DAB) 转换器。所提出的转换器的零件数量少,可以实现高功率密度设计,同时降低成本。由于采用电流阻断特性消除了反向电流,因此所提出的转换器降低了传导损耗。反向电流阻断还可以在很宽的工作范围内实现零电压开关 (ZVS) 和零电流开关 (ZCS)。因此,与传统的 DAB 转换器相比,使用简单的固定频率调制 (FFM) 方案可提供更宽的工作范围。基于传导损耗和开关损耗对所提出的转换器和传统的 DAB 转换器进行了全面比较,以说明性能改进。最后,通过仿真和实验结果验证了所提出的转换器的有效性。
硅光子学正迅速扩展到传感和微波光子学等新应用领域 [1]。此类应用需要可调谐滤波器,而可使用波导环形谐振器 (RR) 高效构建。此类无限脉冲响应 (IIR) 滤波器也可采用可配置的循环波导网格灵活实现,但由于光学长度较长且采用多个分立元件,因此品质因数 (Q) 和自由光谱范围 (FSR) 较低。此外,由于采用了热光驱动,当前代工平台中可用的有源元件功耗在 mW 级。基于 MEMS 的元件对于可编程电路而言颇具吸引力,因为它们可以在短光学长度内高效调整相位或功率,功耗低于 µW [2]。MEMS 执行器已用于可调 RR [3-5],但尚未出现可控制相位和两个耦合器的紧凑型分插环。 Chu 和 Hane 展示了一种光学长度极短、谐振调谐范围大的 RR,但 Q 值限制为 1.6 × 103 [ 3 ]。Park 等人报道了完全可重构环,但 FSR 低于 0.2 nm [ 5 ]。这里,我们展示了一个分插环谐振器,其 FSR 为 4 nm,并且对相位(失谐)和两个定向耦合器均进行了模拟控制。该设备是在 IMEC 的 iSiPP50G 代工平台上实现的,经过了一些后处理步骤。
滤波器是通信系统中的核心无源元件,随着 5G 技术、物联网、传感器和自动化的兴起,通信系统中的滤波器市场预计还会不断扩大。1 – 3 虽然表面声波 (SAW) 滤波器由于制造简单而在 2 GHz 以下占据主导地位,但它们在更高频率下的性能受到低表面声波速度、光刻复杂性和低品质因数的限制。1、4 与体声波 (BAW) 滤波器相比,窄叉指换能器 (IDT) 手指中的电迁移损伤和 SAW 的不均匀电流分布导致其功率处理能力较差。1 由于厚度延伸波的速度高于表面声波,因此 BAW 滤波器在 1.5 至 6 GHz 的较低 5G 频段占主导地位。高品质因数和高功率处理能力使 BAW 滤波器可以扩展到更高的频率,同时保持高 RF 性能。 1 由于这种电声滤波(因为声波的波长比相同频率的电磁波小得多)而带来的小型化优势,在毫米波范围(30 – 300 GHz)的较高频率下,其收益会逐渐减少。对于如此高的频率,使用基片集成波导 (SIW) 和腔体滤波器在光域中进行直接滤波占主导地位。5 – 9
二维材料中的光学活性缺陷,例如六方氮化硼 (hBN) 和过渡金属二硫属化物 (TMD),是一类极具吸引力的单光子发射体,具有高亮度、室温操作、发射体阵列的位点特定工程以及可通过外部应变和电场进行调谐的特性。在这项工作中,我们展示了一种新方法,可在无背景的氮化硅微环谐振器中精确对准和嵌入 hBN 和 TMD。通过 Purcell 效应,高纯度 hBN 发射体在室温下表现出高达 46% 的腔增强光谱耦合效率,这几乎超出了无腔波导发射体耦合的理论极限和之前的演示。该设备采用与 CMOS 兼容的工艺制造,不会降低二维材料的光学性能,且对热退火具有稳定性,并且在单模波导内量子发射器的定位精度达到 100 纳米,为具有按需单光子源的可扩展量子光子芯片开辟了道路。
对于小型汽车雷达来说,微型的平面天线,任何雷达系统的头发和眼睛都知道自50年代以来的巨大进展。微带天线阵列被最大的汽车制造商用于雷达[5] - [7],因为重量轻,并且成本低成本制造以用于大量产量,但是它们的主要弱点是由于焦耳效应和狭窄的带宽而导致的能量损失,这限制了在MM-Wave和超越MM Wave和超越斑点天线的使用。然而,在1983年著名的Long实验[9]之后,发现了微带天线的艰苦竞争者和雷达系统的出色候选[8],这是介电谐振器天线(DRA),其中金属散热器被介电材料代替。传统上,介电谐振器成功用于MM波谐振器和微波炉,但没有人想到使用它们来辐射电磁波。
