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【光电子集成专委会】专家视点:新加坡国立大学仇成伟:根据反偏点系统教授的手性起器
时间:2022.07.01

原创 半导体学报 半导体学报 2022-05-08 09:00 发表于北京

基于异类PT系统的手性起器


系统进行绝热模式时,若有不同的路线会出现非EP为系统的奇异点。

新加坡国立大学仇成伟教授在最新出版的《半导体学报》2022年第5期发表新闻和观点文章《Breaking thesymmetric of polarizers》,简短地评论了华中科技大学武汉光电国家研究中心魏延贤,周海龙,董建基最近在《Photonic Research》上报道的该工作。他们利用反接中的非直接连接特性,在片上实现并实现片上手的非传输等实现,利用性现象提出了EP非两种模式传输的一种潜在应用方式,为未来手性器件的设计与制作提供了新的思路。


#全文

近年来,奇偶时间(PT)对称系统的性质被揭示,实现了许多违反直觉的现象[1]。特别是在 PT 对称系统中环绕异常点 (EP) 进行非对称模式切换,因其在手性器件设计中的潜力而备受关注。在光子系统中,参数沿 EP 环路的动态变化通常是沿着光在波导中的传播方向实现的,用于不对称模式切换[2-5]。这种手性动力学为光学模式控制提供了一种新方法。

在偏振操纵领域,用于不对称偏振切换的环绕 EP 已经被 Absar U. Hassan 及其同事[6]在理论上得到验证。此外,他们认为这种现象可以用来实现光学全偏振器,并在理论上演示了一个原型,其中通过改变具有倾斜侧壁的波导的宽度来实现 EP 周围的参数变化。如图 1(a) 所示,与传统的偏振器不同,所提出的全偏振器将正交偏振态旋转到传输轴,并呈现不同的传输轴进行正向和反向传播。 

该工作为手性偏振切换奠定了理论基础。之后,Lopez-Galmiche 等人通过实验证明了这种全偏振器的概念。2020年基于光纤电路[7]。利用调制器的双折射实现系统参数的调整。2021 年,Khurgin 等人。还实现了这种基于空间光学元件的全偏振器[8]。通过调整波片和光衰减器实现环绕的EP演化。这些成功为偏振操纵提供了一种新方法,并鼓励人们进一步挖掘不对称偏振切换的潜力。如今,集成光子系统迅速崛起,成为光通信[9]、计算[10]、神经网络[11]等领域最流行的平台之一。因此,

图 1. (a) PT 对称和反 PT 对称系统模式分布的差异。(b) 传统偏光片与手性偏光片的比较。


最近,Wei 和他的同事报道了在反 PT 对称系统中的不对称偏振切换的突破,并将这种现象用作片上手性偏振器[12]。课题组利用反PT对称体系中起始态的非对称特性[13](图1(b)),实现了TE模与TM模之间的手性切换。此外,还进行了通信实验来演示使用这种手性偏振器的偏振格式化功能,其中偏振编码的数据可以根据传播方向格式化为特定的状态。本工作将手性偏振切换扩展到集成光学系统领域,并将其应用于光通信实验。


参考

[1] Özdemir Ş K、Rotter S、Nori F 等。奇偶时间对称性和光子学中的异常点。Nat Mater, 2019, 18, 783

[2] 多普勒 J、Mailybaev AA、Böhm J 等人。动态环绕非对称模式切换的异常点。自然, 2016, 537, 76

[3] Yoon JW、Choi Y、Hahn C 等人。在整个光通信频带上围绕一个异常点的时间不对称循环。自然, 2018, 562, 86

[4] 刘启杰,李思生,王斌,等。通过环绕移动异常点,在紧凑型硅芯片上实现高效模式传输。Phys Rev Lett, 2020, 124, 153903

[5] 李AD,董JJ,王J,等。哈密顿量跳跃用于在环绕异常点中进行有效的手性模式切换。Phys Rev Lett, 2020, 125, 187403

[6] Hassan AU、Zhen B、Soljačić M 等人。动态环绕异常点:精确演化和极化状态转换。Phys Rev Lett, 2017, 118, 093002 

[7] Lopez-Galmiche G、Lopez Aviles HE、Hassan AU 等。通过包围特殊点的全偏振器动作。激光和电光会议,2020,FM1A.3 

[8] Khurgin JB、Sebbag Y、Edrei E 等人。使用不完美(泄漏)光子组件模拟异常点包围:非对称模式切换和全偏振器动作。光学, 2021, 8, 563 

[9] 孙 SH,何 MB,徐美,等。混合硅和铌酸锂调制器。IEEE J Sel Top Quantum Electron, 2021, 27, 1

[10] 周华乐,赵永辉,徐国华,等。PageRank 算法的芯片级光学矩阵计算。IEEE J Sel Top Quantum Electron, 2020, 26, 1 

[11] 沉 Y,北卡罗来纳州哈里斯,Skirlo S,等。具有相干纳米光子电路的深度学习。Nat Photonics, 2017, 11, 441 

[12] 魏永新,周华乐,陈友腾,等。反奇偶时间对称性启用了片上手性偏振器。光子研究, 2021, 10, 76  

[13] Zhang XL,Jiang T,Chan C T. 动态环绕反奇偶时间对称系统中的异常点:对称破缺模式的非对称模式切换。光科学应用, 2019, 8, 88 



点击阅读仇成伟教授文章:

打破偏光片的对称性

邱成伟

J. 半导体。 2022, 43(5): 050401,  doi: 10.1088/1674-4926/43/5/050401

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  作者简介 

  
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仇成伟,新加坡国立大学电子与计算工程系院长讲席,教授博士生导师。

获得新加坡首届麻省理工奖(35麻东南亚、澳洲岁月科研奖、NUSUSUSUSUSUSUSUSUSUSUSUSUSUSUSUSUSUSUSUSUS新星奖、SPI新星奖)研究、新加坡工程奖学金青年奖、科研、新加坡工程奖青年奖、省物理研究所世界科学奖章等。


2003年在科技大学获创业开始,2007年大学和法国巴黎电力大学(联合培养)在新加坡中学获1008-2009年在新加坡国立中学,2008年-2009年在新加坡省物理学院从事博士研究,20年国立大学工作。


以主要作者在物理、学和类论文期刊上连续发表主要电磁波研究,纳米传播和纳米光子传播和光传播的国际期刊,2019年至2021年三年以来,科睿科被收录的副编主,收录了先进的研究和美国JOYSA B,Photonics的副编,Photonics的主编,Photonics的主编,同时La和Photonics Review、 Materials和ACS Photonics期刊的顾问。




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