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飞秒激光直写非阿贝尔三维光子芯片

科学通报 2022年第34期67卷 4041-4043页

作者：祝世宁固体微结构物理国家重点实验室南京大学物理学院南京210093

光子与电子相比具有高速率、低能耗、抗干扰等优势,以光子作为载体的集成光子芯片越来越受重视,成为后摩尔时代实现信息传输与处理的重要选项.当前,集成光子芯片在诸多材料体系中获得了广泛研究,包括硅基[1]、铌酸锂[2]、聚合物[3]等.... 详细信息

光子与电子相比具有高速率、低能耗、抗干扰等优势,以光子作为载体的集成光子芯片越来越受重视,成为后摩尔时代实现信息传输与处理的重要选项.当前,集成光子芯片在诸多材料体系中获得了广泛研究,包括硅基[1]、铌酸锂[2]、聚合物[3]等.人们发展了多种加工技术用于光子芯片制备,其中包括掩膜+刻蚀技术、离子注入技术、化学气相沉积技术等,目前这些技术主要用于二维光子芯片的制备,完成的各种结构主要在芯片的表面.如果能充分利用芯片的纵向自由度,芯片集成度能有很大的提升空间.

关键词：离子注入技术芯片集成度刻蚀技术化学气相沉积技术阿贝尔铌酸锂低能耗抗干扰

Highly efficient mid-infrared metasurface based on metallic rods and plate

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Chinese Optics Letters 2016年第5期14卷 43-46页

作者：孙倩王漱明刘辉祝世宁 Beijing Institute of Space Mechanics and Electricity National Laboratory of Solid State Microstructures and School of Physics Nanjing University Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures

Metasurface is a new kind of 2D metamaterial that is able to manage a variety of light beam modulations through steering the phase of the scattering waves. In this work, we utilize the metasurface to manipulate the light beam in the mid-infrared regime. By using the metallic rod and the plate structure, the metasurface presents a high polarization conversion efficiency and a wide working bandwidth. With specially rotated metallic rods, the meta- surface can realize various light beam manipulations, such as negative reflection, beam collimation, and focusing. All of these results show that such a metasurface will have potential applications in future mid-infrared optics.

关键词： Infrared devices Plates (structural components)

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基于形态分级结构设计的超材料辐射制冷织物

科学通报 2021年第30期66卷 3787-3790页

作者：刘辉祝世宁南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室南京210093

最近几年,随着全球气候变化,全球温度升高的趋势越来越明显,特别是今年夏天美国高温天气造成多地火灾,阿联酋甚至出现70多摄氏度的极端高温天气,我国部分地区超出正常气温的天气也常有发生.因此,开发极端炎热天气环境中的绿色低碳的降... 详细信息

最近几年,随着全球气候变化,全球温度升高的趋势越来越明显,特别是今年夏天美国高温天气造成多地火灾,阿联酋甚至出现70多摄氏度的极端高温天气,我国部分地区超出正常气温的天气也常有发生.因此,开发极端炎热天气环境中的绿色低碳的降温技术,对于解决气候变化所面临的各种问题,具有越来越重要的意义.个人热管理(personal thermal management)对人体周围微环境的高效调控能力,可以帮助人类应对全球变暖背景下的户外极端气候条件.

关键词：炎热天气极端气候条件辐射制冷高温天气极端高温超材料全球变暖结构设计

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与准Λ型四能级系统互作用光场的熵演化

物理学报 2005年第3期54卷 1184-1189页

作者：周青春祝世宁江苏科技大学数理系镇江212003 南京大学物理系固体微结构物理国家重点实验室南京210093

研究了准Λ型四能级系统与非关联双模相干光场相互作用系统的场熵演化特性 ,讨论了原子初态、平均光子数及能级劈裂对场熵的影响 .该系统包含了二能级原子和三能级原子与单模场相互作用情况 .

关键词：四能级系统光场场熵演化平均光子数三能级原子相干光相互作用系统模场单模初态

Λ型三能级原子与数态单模光场互作用系统的纠缠特性

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物理学报 2005年第5期54卷 2043-2048页

作者：周青春祝世宁南京大学物理系固体微结构国家重点实验室南京210093 华东船舶工业学院数理系

通过计算场的量子力学熵讨论了Λ型三能级原子与数态单模光场互作用系统的纠缠和退纠缠时间演化规律 .结果表明 ,系统的纠缠呈现周期性 ,最大纠缠度依赖于原子初态、初始场光子数及场失谐量与耦合系数之比 .一周期内出现最大纠缠和退纠... 详细信息

通过计算场的量子力学熵讨论了Λ型三能级原子与数态单模光场互作用系统的纠缠和退纠缠时间演化规律 .结果表明 ,系统的纠缠呈现周期性 ,最大纠缠度依赖于原子初态、初始场光子数及场失谐量与耦合系数之比 .一周期内出现最大纠缠和退纠缠的次数与初始场光子数无关 .近简并下能级初始相对位相影响场熵演化 ,而激发态和基态之间的初始相对位相对场熵演化无影响 .

关键词：三能级原子数态单模光场量子纠缠冯诺伊曼熵激发态

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光学超构材料芯片上类比引力的研究进展

物理学报 2020年第15期69卷 259-273页

作者：盛冲刘辉祝世宁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创新中心南京210093

光学超构材料是一种人工设计的微结构材料,它的出现打破了传统材料设计思维的局域性,为在微纳尺度上人为调控电磁波提供了新的范式,实现了具有超越自然界常规材料的光学性质.尤其是超构材料具有将光和电磁辐射耦合到亚波长尺度的能力,... 详细信息

光学超构材料是一种人工设计的微结构材料,它的出现打破了传统材料设计思维的局域性,为在微纳尺度上人为调控电磁波提供了新的范式,实现了具有超越自然界常规材料的光学性质.尤其是超构材料具有将光和电磁辐射耦合到亚波长尺度的能力,满足了高速发展的现代科学技术对光学元器件的高性能、微型化以及集成化的新要求.因此,基于超构材料的光子芯片带来很多令人鼓舞的应用,如突破衍射极限的完美成像、多功能的集成光学器件等.更有意思的是,超构材料光子芯片还可以用来模拟一些广义相对论的现象,尤其是探索一些尚未被实验证实的与引力相关的现象.本文从不同类型的超构材料芯片出发,简要介绍了在光学超构材料芯片上开展的类比引力的研究,最后对其发展现状、优势与面临的挑战进行了相应的总结与展望.

关键词：光学超构材料光子芯片类比引力

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宽带消色差平面透镜的设计与参量分析

红外与激光工程 2020年第9期49卷 53-60页

作者：肖行健祝世宁李涛南京大学现代工程与应用科学学院江苏南京210023

大尺寸、大数值孔径、宽波段的消色差平面透镜设计是成像技术的一个瓶颈性问题,也是近年来超构透镜研究领域的一个重要挑战,主要原因是透镜的各个参量之间存在内禀的制约关系。文中结合消色差透镜的群时延理论及透镜的相位分布,通过理... 详细信息

大尺寸、大数值孔径、宽波段的消色差平面透镜设计是成像技术的一个瓶颈性问题,也是近年来超构透镜研究领域的一个重要挑战,主要原因是透镜的各个参量之间存在内禀的制约关系。文中结合消色差透镜的群时延理论及透镜的相位分布,通过理论分析给出各参量之间的半定量制约关系。同时,分别通过拓扑优化和直接二值搜索的方法,设计了不同参量下的消色差超构透镜和多阶衍射透镜,发现在保持效率80%左右的前提下,透镜尺寸增加了一倍,数值孔径或波段宽度减少了一半,而透镜厚度则随尺寸成线性增长。该结果表明,这两类平面透镜具有相同的內禀参数依赖关系,即透镜尺寸与数值孔径和波段宽度呈现反相关、与透镜厚度呈现正相关的关系,这与理论预测基本一致。

关键词：平面透镜消色差参量优化

Mode division multiplexed holography by out-of-plane scattering of plasmon/guided modes

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Chinese Optics Letters 2018年第7期16卷 29-33页

作者：赵陈晨陈绩李涵梦李涛祝世宁 National Laboratory of Solid State Microstructures College of Engineering and Applied Sciences Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures Nanjing University

We design and demonstrate a type of multiplexed hologram by nanoscatterers inside a dielectric-loaded plasmonic waveguide with guided-wave illuminations. The mode division multiplexed hologram（MDMH） is fulfilled by the scattering of guided waves to free space with respect to different modes. According to different mode numbers, these guided modes have different responses to the multiplexed hologram, and then give rise to different holographic images in reconstructions. In experiments, we show two kinds of MDMHs based on TM0∕TE0 and TE0∕TE1 modes as examples. Our approach could enrich the holography method that favors on-chip integration.

关键词： TE Mode division multiplexed holography by out-of-plane scattering of plasmon/guided modes

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离散波长消色差超构透镜的性能分析

中国光学 2021年第4期14卷 823-830页

作者：肖行健祝世宁李涛南京大学现代工程与应用科学学院江苏南京210023

在消色差的结构优化中,超构透镜的尺寸、消色差带宽及数值孔径具有内在制约关系,很难获得高效率的大尺寸消色差透镜。离散波长消色差设计将打破宽带消色差的参数制约,有望获得更高效率的成像性能。本文通过引入相位色散空间的概念,理论... 详细信息

在消色差的结构优化中,超构透镜的尺寸、消色差带宽及数值孔径具有内在制约关系,很难获得高效率的大尺寸消色差透镜。离散波长消色差设计将打破宽带消色差的参数制约,有望获得更高效率的成像性能。本文通过引入相位色散空间的概念,理论上阐明了离散波长消色差的效率变化规律,证明了离散波长消色差超构透镜在聚焦效率上优于宽带消色差超构透镜。计算结果表明,双波长消色差超构透镜效率大概为宽带消色差超构透镜的4倍,相关结果通过设计相应的超构透镜进行仿真模拟得到验证。进一步揭示并解释了离散波长消色差的聚焦效率会随消色差的频率间隔增大呈现出先下降后上升的规律。

关键词：超构透镜消色差离散波长频率间隔效率