光子拓扑边缘状态表现出强大的操纵光传播的能力。尤其是全dielectric结构是支持拓扑状态的有前途的平台,在该平台中,通常通过具有各向同性结构的工程形状和晶格来获得非平凡的光子带。在这里,我们建议在由各向异性支柱组成的二维(2D)三角光子晶格中操纵拓扑阶段。发现,柱子或单位细胞的旋转伴随着复杂的耦合效应,可以注入自由度,以在琐碎和非平凡的拓扑相之间切换光子带结构。我们进一步制定了一个描述旋转诱导的拓扑跃迁的2D相图,并在电信波长的情况下证明了硅硅的耐极性稳健单向光传播。这项工作提出了一种操纵拓扑阶段和非平凡光子状态的替代方案,该方案有望对片上光操纵进行更有趣的探索。
本应用描述了光子晶体中的波传播,该波传播由彼此等距的GAAS支柱组成。支柱之间的距离防止某些波长的光传播到晶体结构中。取决于支柱之间的距离,在特定频率范围内的波反射而不是通过晶体传播。此频率范围称为光子带隙(参考1)。通过删除晶体结构中的一些GAAS支柱,您可以为乐队间隙内的频率创建指南。光可以沿着概述的指南几何形状传播。
碳化硅因其色心缺陷的长自旋相干性和单光子发射特性而成为领先的量子信息材料平台之一。碳化硅在量子网络、计算和传感中的应用依赖于将色心发射有效收集到单一光学模式中。该平台的最新硬件开发专注于角度蚀刻工艺,以保留发射器特性并产生三角形设备。然而,人们对这种几何结构中的光传播知之甚少。我们探索了三角形横截面结构中光子带隙的形成,这可以作为开发碳化硅中高效量子纳米光子硬件的指导原则。此外,我们提出了三个领域的应用:TE 通滤波器、TM 通滤波器和高反射光子晶体镜,可用于高效收集和传播光发射模式选择。
光子器件的建模传统上涉及求解光与物质相互作用和光传播方程。在这里,我们通过使用量子计算机重现光学器件功能来演示一种替代建模方法。作为说明,我们模拟了光在薄吸收膜上的量子干涉。这种干涉可以导致光在薄膜上完全吸收或完全透射,这种现象引起了经典和量子信息网络中数据处理应用的关注。我们将干涉实验中光子的行为映射到 transmon 量子态的演化,transmon 是 IBM 量子计算机的超导电荷量子位。真实光学实验的细节在量子计算机上完美再现。我们认为,这种方法的优越性将在复杂的多光子光学现象和器件建模中得到体现。
在某些频率下,通过抗磁性有序的磁晶体传播的光传播可以表现出与双曲线极性子相关的各种现象。由于强烈的各向异性而出现了有趣且可能有用的现象,这是由镁质 - 波利顿共鸣驱动的强烈各向异性的,包括负折射和聚焦在扁平镜头中。在双曲介质中,这种不寻常的光学器件通常在各向异性垂直或与介质的界面平行时表现出来。然而,各向异性方向可以是控制波传播的关键药物。在这里,我们探讨了如何使用这种材料特性来大幅度修改光学现象。更具体地说,我们发现,通过将光轴的方向倾斜相对于抗铁磁晶体的表面,可以获得不对称的波传播,进而可以用来将其用于横向调节由双胞胎介质制成的平面镜头的焦点。
课程目标在过去二十年中,在使用结构化光子介质(超材料)的光传播中取得了巨大进步,具有负面折射,超级成像和隐形性掩盖是最著名的例子。这些新发现是铺平光子结构的许多潜在应用的方法,包括成像,显示,全息和信息处理。本课程旨在提供对光线与光单元的相互作用的基本理解,其单位细胞比光的波长小得多,以及各种基于超材料的光子设备的设计和功能。课程文本主要是为高级本科生和研究生设计的,需要有关电磁和光学的知识。另一方面,研究生也将很感兴趣,因为它包括一些在超材料和纳米植物学领域的最新结果。
由于其色心缺陷具有长自旋相干性和单光子发射特性,碳化硅成为领先的量子信息材料平台之一。碳化硅在量子网络、计算和传感中的应用依赖于将色心发射高效收集到单一光学模式中。该平台的最新硬件开发专注于角度蚀刻工艺,以保留发射极特性并产生三角形器件。然而,人们对这种几何结构中的光传播知之甚少。我们探索了三角形横截面结构中光子带隙的形成,这可以作为在碳化硅中开发高效量子纳米光子硬件的指导原则。此外,我们提出了三个领域的应用:TE 通滤波器、TM 通滤波器和高反射光子晶体镜,它们可用于高效收集和传播光发射模式选择。
传统上,光子设备的建模涉及求解光 - 膜相互作用和光传播的方程。在这里,我们通过使用量子计算机重现光学设备功能来演示另一种建模方法。作为例证,我们模拟了薄膜上的光的量子干扰。这种干扰可以导致通过薄膜的完美吸收或总传输光,这种现象吸引了对经典和量子信息网络中数据处理应用的关注。,我们将光子在干扰实验中的行为映射到Transmon的量子状态的演变,Transmon是IBM量子计算机的超导电荷矩形。实际光学实验的细节在量子计算机上无效地复制。我们认为,这种方法的优势在建模复杂的多光子光学效果和设备方面应该显而易见。
摘要:锗键(GESN)是CMOS兼容的组IV材料。它的生长受到SN隔离的趋势和GESN层中缺陷的产生的困扰,当它在晶格不匹配的底物上生长时。到目前为止,据报道,在近中音红外光源和光电探测器的直接波段间隙中使用了薄的GESN。在这种交流中,我们报告了高质量的单晶GESN(〜1μm),其压缩应力(-0.3%)和Si基板上的GE缓冲液对GE缓冲液的低缺陷(-0.3%)的生长。然后将生长的GESN制成1.25μm宽度的基座波导。估计的传播损失为1.81 dB/ cm,弯曲损失为0.19 dB/弯曲,测量为3.74μm。在没有GE-O吸收峰在820和550 cm-1处,在最佳制造和测量条件下,提出的GESN波导可能支持超过25μm的波长的光传播。
摘要。由于限制了诸如耗电耗电和可扩展性之类的限制,因此对较大的机器学习模型的培训和推断需求不断增加。光学器件是提供较低功率计算的有前途的竞争者,因为通过非吸收介质的光传播是无损操作。但是,要用光进行有用的高效计算,在光学上产生和控制非线性是一种仍然难以捉摸的必要性。多模纤维(MMF)已证明它们可以提供平均功率的微小效应,同时保持并行性和低损失。我们提出了一种光学神经网络体系结构,该体系结构通过通过波前形状控制MMF中超短脉冲的传播来执行非线性光学计算。使用替代模型,发现最佳参数集可以用电子计算机最少利用来为不同的任务编程此光学计算机。与同等执行的数字神经网络相比,模型参数数量的显着降低了97%,这导致总体上99%的数字操作减少。我们进一步证明,还可以使用竞争精确的精度执行完全的光学实现。