低功率、高透过率对比的全光二极管器件

北京大学龚旗煌教授领导的介观物理国家重点实验室最近成功制备了低功率、高透过率对比的全光二极管(all-optical diodes)器件原型。该研究成果即将发表在最新一期的Adv. Func. Mater.期刊上。

光子晶体全光二极管是一种重要的介观光学器件,在光计算、光互联和超快速信息处理等领域都具有重要的应用前景。实现低阈值光功率和高正反向透过率对比是其实用化的关键。由于通常材料的非线性光学系数相对较小,使得光子晶体(photonic crystal)全光二极管的阈值光功率很高,阈值光强在几百GW/cm2的量级,正反向透过率对比只有几十。这就严重制约了光子晶体全光二极管的实际应用。

龚旗煌教授领导的研究小组通过将金属纳米颗粒表面等离激元共振增强非线性光学效应与光子晶体微腔(crystal microcavities)的强光子局域效应相结合,制备出具有大三阶非线性光学系数的纳米复合材料光子晶体微腔,突破了介观光子学器件研究在材料方面所受的限制;利用全光可调谐纳米复合材料光子晶体微腔,实现了低功率、高透过率对比的全光二极管器件原型:将阈值光功率降低了4个数量级,阈值光强从几百GW/cm2的量级降低到2.1 MW/cm2, 接近实用化的要求;将正反向透过率对比提高了3个数量级,达到了11875。

研究成果不仅将促进全光二极管等介观光子学器件的实际应用研究,而且为非线性光学新材料的研究提供了一条新的途径。

来源:北京大学新闻网

 X. Hu et al., Adv. Func. Mater. 2011, DOI: 10.1002/adfm.201002445.

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