以实现新一代集成光电功能器件为目标,近期主要的工作包括:<br>(1)集成光学轨道角动量器件<br>(a) 利用不同阶次OAM光束之间的正交性,创新性地提出利用硅基光学微环构成高速轨道角动量(OAM)动态编码/解码器,并给出了在集成芯片上通过OAM编码实现高速无线光通信的解决方案 (OE, 20(24):26986-26995, (2012), CLEO_SI 2013:CM3F.8) 。这是世界上第一个将OAM编码用于片上无线光互连的研究工作,并在2012年12月被Laser Focus World作为Newsbreaks报道。<br>(b) 在前期工作的基础上,对OAM发射器的结构进行了改进,采用了类似于“蛛网”(Cobweb)形状的光栅结构,同时增加了热光调控单元,工作波长为1550.49nm时,通过精确控制驱动电压,仅需要0.4%的调制比就可以动态调节出九个不同阶次(-4~4)的OAM光模式(Scientific Reports 6: 22512, (2016))。<br>(c) 创新性地提出了基于可调双向输入微环结构产生“齿轮”型(cogwheel)OAM叠加态光束的集成型发射器结构,通过控制双向输入光波的能量比实现了OAM光场半径和阶数的独立调节,实验中OAM拓扑荷数可由-5~5连续调节(Scientific Reports 5:10958, (2015))。<br>(d) 在提出和研制多种集成型OAM发射器的基础上 (IEEE Photonics Journal, 5(2): 2201206, (2013),IEEE Photonics Journal,6 (3):2200710, (2014)),给出了矢量光束携带OAM的阶数与偏振态随空间演化之间的解析关系以及基于邦加球的几何表示方法,基于此进一步提出了通过测量斯托克斯参数来精确测量矢量光束OAM阶数的新方法(Scientific Reports 5:11982,(2015))。<br>(2)其它硅基光电集成器件<br>(a) 表面等离子激元增强的硅基发光器件。提出了利用金属-介质周期结构中表面等离子激元(SPP)的Purcell增强效应来增强硅材料发光的解决方案(IEEE JLT, 28(9),1420,(2010), Optics Communications, 2010( 283): 2758, (2010));通过控制生长条件和后工艺条件,制备了包含和不含硅纳晶的富硅氮化硅薄膜(Journal of Crystal Growth, 316(1):191-195, (2011)),并研究了利用拉曼散射测量纳米硅点平均尺寸和尺寸分布的方法(JAP, 109: 083526, (2011)),制备出发光波长与金波导匹配的富硅氮化硅材料(波长530nm),获得了最高为3倍的增强效应(Chinese optics Letters 2013年第2期封面文章,并入选“2013中国光学重要成果”),并进一步研究了金属微纳结构中Purcell效应与发光材料线宽的关系(APL,101(12): 121102 (2012),OE, 21(1):431–442 (2013),JAP, 114(5): 053105 (2013))。<br>(b) 硅基高集成度、高性能的光互连功能器件。提出了利用硅基狭缝波导在硅材料强吸收波长(800~1100nm)获得低传输损耗的方案,实验中制备的狭缝波导的损耗为0.6~0.8dB/mm@1064nm,弯曲损耗为4.1~4.6dB/180o(IEEE PTL28(1): 19-22, (2016));通过微环阵列辅助的马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构,将器件长度由100微米减至30微米,而表征调制效率的参数Vπ×L<6.6×10-3Vcm (OE, 22 (9):10550-10558,(2014));为实现波分复用(WDM)信道的动态路由,创新性的提出了大半径微环与多个小半径微环级联的“母子微环”结构实现多信道光分插复用器(IEEE Photonics Journal,7(4):7801307,(2015), IEEE PTL, 25(15):1462-1465, (2013), Optics Communications, 289(15):53–59,(2013))。<br>(c) 利用硅基光子集成回路处理微波信号。利用硅基光学微环实现了工作频率可达40 GHz的可调谐、可重构的带通和带阻型集成微波光子滤波器(IEEE PTL, 24(17): 1502,(2012),Journal of Optics,14: 065502, (2012), IEEE JLT, 31(23):3668-3675,(2013))。
工作经历
-
清华大学
电子系, 研究员, 2016-02至现在
-
清华大学
电子工程系, 副教授, 2011-01至2016-01
-
清华大学
电子工程系, 讲师, 2005-01至2010-12
教育经历
-
清华大学电子工程系
物理电子学, 博士, 1999-09至2005-01
-
清华大学电子工程系
物理电子学, 本科, 1995-09至1999-07