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微纳光纤的功能化及其应用基础研究
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    TN929.11
  • 关键词:
  • 成果简介:
    光纤是现代光通信、传感、激光等系统的基本结构之一,也是科学研究的重要工具。近年来,随着人们对光的研究和认识的深入,对光纤技术和应用要求的不断提高,减小光纤结构尺寸、提高光场调控能力,发展微纳尺度上的光纤技术及功能结构,成为光纤领域的重要前沿研究方向,其中关键问题是如何在波长及亚波长尺度上实现光纤中传输光场的高效耦合及调控?结合光纤光学和纳米光子学技术,该项目组提出了微纳光纤研究方案,在实现亚波长直径光纤低损耗传输的基础上,提出微纳光纤的高效动量匹配方法及功能化技术,突破了传统光纤的尺度和光调控能力限制,实现了基于微纳光纤的高效近场耦合、传感、激光及超快调制等功能,为光纤技术向微纳尺度发展提供了新方法和新技术。同时,引领和推动了微纳光纤成为光纤领域新的前沿研究方向。 主要科学发现点: 提出微纳光纤高效近场耦合动量匹配方法,解决了光纤与不同种类纳米 线波导的超紧凑、高效率耦合激发难题,在亚波长尺度上获得光纤与金属纳米线国际最高耦合效率(单偏振态82%),实现超紧凑微纳光纤干涉器、“光子-表面等离激元”复合谐振腔等新型微纳光子器件。被Nature China评价为“为光子线路突破衍射极限提供了新途径”,被北京大学、中国科技大学、法国光学所、日本电气通信大学等众多同行实验室采用。 提出亚波长直径微纳光纤传感理论模型,揭示了微纳光纤的强倏逝场耦合特性在微纳尺度高灵敏光学传感方面的突出优势。研制成功微纳光纤功能传感结构,实现了微纳尺度上的高灵敏、超快响应光纤传感,气体检测极限优于0.lppm,响应速度比常规传感器快10倍以上。国际光纤技术权威、英国皇家工程院Richardson院士评价“优于百万分之一的检测灵敏度”,AAAS Fellow美国加州大学Penner教授评价“响应速度超越所有其他纳米线传感器”。 提出微纳光纤的有源及非线性功能化方法,通过有源掺杂及光学近场耦合,研制成功高质量有源和非线性功能化微纳光纤结构,实现光通信波段国际上第一个微纳光纤激光器和超快全光调制器,加州大学伯克利分校Feng Wang教授评价“从原理上实现了调制速率高于200GHz的超快光信息处理”,耶鲁大学Fengnian Xia教授评价“解决了响应速度的‘电子学瓶颈’”。 出版了微纳光纤方向第一本国际学术专著,发表SCI论文75篇,8篇代表性论文被Nature Photonics、Nature Methods、Chemical Reviews等期刊多次正面引用,SCI他引908次,3篇论文入选ESI高引论文。在国际光传感、光通信领域顶级学术会议(OFS、ECOC等)作Plenary和Tutorial报告,及特邀报告50余次,在权威学术期刊撰写综述论文3篇。入选中国光学重要成果3项。项目组获得1项国家杰出青年科学基金、1项中国光学学会王大珩光学奖、1项中国青年科技奖、1项长江学者、1项全国百篇优秀博士学位论文提名、1项美国光学学会Fellow以及1项2014年度浙江省自然科学奖一等奖等荣誉或奖励。
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