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公开(公告)号：CN114819131B
公开(公告)日：2024-06-21
申请号：CN202210512926.3
申请日：2022-05-12
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明公开了一种基于光学片上超表面的光子衍射神经元及其实现方法。本发明在介质基板上紧贴靠近输入波导的位置设置多个优化区域，在优化区域内形成各个散射元，采用优化器以梯度下降的优化方式对神经元构成的神经网络在计算机上进行训练，采用拓扑优化的密度惩罚算法对优化区域内的材料的折射率分布进行计算，通过反向设计方法得到优化区域内的散射元的位置和形状，从而在介质基板上的优化区域内形成散射元构成光学片上超表面结构；本发明通过将片上波导与光学片上超表面结构相结合，实现了高度集成的多输入多输出新型光子衍射神经元结构，解决了光学神经网络中参数密度低的问题，扩展了光学神经网络的功能，为大规模光学神经网络提供了可能。
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公开(公告)号：CN117250807A
公开(公告)日：2023-12-19
申请号：CN202311213273.X
申请日：2023-09-20
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明公开了一种衍射神经网络全光非线性激活器件及其实现方法。本发明在衍射神经网络中引入了奇异点的概念，通过调节超表面单元参数改变所处奇异点的手性，获得了不同全光非线性激活函数，为衍射神经网络中非线性激活函数的引入提供了灵活的解决方法；同时通过利用X偏振与Y偏振相位差来引入偏振信息的方式，为衍射神经网络的应用提供了新自由度，并有望进一步提升衍射神经网络多自由度处理信息的能力。
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公开(公告)号：CN117032391A
公开(公告)日：2023-11-10
申请号：CN202310880207.1
申请日：2023-07-18
Applicant: 北京大学
IPC: G06E1/04
Abstract: 本发明公开了一种基于梯度下降算法的全光泡利矩阵计算器及实现方法。本发明将光处理器件的二维截面分割成周期性紧密排列的基本单元，利用梯度下降算法，针对三个泡利矩阵的线性算符，分别设置相应的泡利矩阵计算器，出射的信号光满足相应的泡利矩阵计算器的目标功能，从而实现全光泡利矩阵计算；本发明实现的计算器能够超小面积内实现泡利矩阵计算功能，为大密度全光计算器件的集成提供了重要的计算器件。
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公开(公告)号：CN116430484A
公开(公告)日：2023-07-14
申请号：CN202310341734.5
申请日：2023-03-31
Applicant: 北京大学
IPC: G02B1/00
Abstract: 本发明公开了一种基于一维光子莫尔晶格的拓扑索利斯泵及其实现方法。本发明通过设置波导的排列方式分别构成晶格常数渐变光子晶体和晶格常数恒定光子晶体，并且二者构成莫尔晶格；在信号光沿波导传输的过程中，莫尔晶格的周期缓慢且不断变化，实现边界到边界的拓扑泵浦；本发明制备条件简单通用，能够在光学波段实验和测量，测量过程简单，不需要外界机械或者手动控制调整到达下一个参数，不需要任何类型的横向约束或非线性作为自约束机制。
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公开(公告)号：CN113156739B
公开(公告)日：2022-03-25
申请号：CN202110376898.2
申请日：2021-04-08
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明公开了一种基于梯度下降算法的全光逻辑异或门及其实现方法。本发明基于梯度下降算法的反向设计为实现的光子器件提供了一个通用的平台，利于实现纳米光子器件的设计与集成；全光逻辑器件是光子集成回路中的重要组成部分，基于线性光学原理实现的全光逻辑异或门具有超快和超低能耗的优势；在极小尺寸范围内实现了全光异或门，有利于实现超紧凑，高集成度的全光集成回路；降低了器件设计的时间，提高了器件的性能，丰富了器件可实现的功能，减小了器件的尺寸，有利于实现超快响应、超低能耗、高集成度的片上全光集成回路；基于反向设计实现的全光集成器件在先进光子电路、全光信息处理、光通信等领域具有广阔的应用前景。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN112987176B
公开(公告)日：2022-02-11
申请号：CN202110255130.X
申请日：2021-03-09
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明公开了一种基于非线性调控的二维拓扑光子晶体路由器件及实现方法。本发明包括零维的边界态微腔以及两个一维的边界态波导，边界态波导具有光子的赝自旋锁定，边界态微腔的特征频率包括行波模式和驻波模式，边界态波导与边界态微腔发生行波模式耦合，赝自旋不变，发生驻波模式耦合，赝自旋反向，通过控制背景材料的折射率控制特定的特征频率下的模式，从而实现模式切换并控制传输路径；本发明通过将相变材料与拓扑光子晶体结合，实现了光子赝自旋自由度的动态可逆调控，解决了可调控性与拓扑的鲁棒性这两者间的矛盾；本发明用作集成光电子芯片，作为调控光信息传输的平台，构建了光通讯波段具有拓扑保护性质的高性能集成光电子器件。
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公开(公告)号：CN113156739A
公开(公告)日：2021-07-23
申请号：CN202110376898.2
申请日：2021-04-08
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明公开了一种基于梯度下降算法的全光逻辑异或门及其实现方法。本发明基于梯度下降算法的反向设计为实现的光子器件提供了一个通用的平台，利于实现纳米光子器件的设计与集成；全光逻辑器件是光子集成回路中的重要组成部分，基于线性光学原理实现的全光逻辑异或门具有超快和超低能耗的优势；在极小尺寸范围内实现了全光异或门，有利于实现超紧凑，高集成度的全光集成回路；降低了器件设计的时间，提高了器件的性能，丰富了器件可实现的功能，减小了器件的尺寸，有利于实现超快响应、超低能耗、高集成度的片上全光集成回路；基于反向设计实现的全光集成器件在先进光子电路、全光信息处理、光通信等领域具有广阔的应用前景。
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公开(公告)号：CN112987446A
公开(公告)日：2021-06-18
申请号：CN202110295858.5
申请日：2021-03-19
Applicant: 北京大学
IPC: G02F1/35
Abstract: 本发明公开了一种基于梯度下降算法的全光开关及其实现方法。本发明在梯度下降算法中引入了非线性的计算方法，利用三阶非线性光学克尔效应，通过信号光激发材料的三阶非线性光学响应来改变纳微光子结构材料的介电分布情况，在信号光作用下非线性材料折射率与强度有关，基于梯度下降算法的反向设计为实现的光子器件提供了一个通用的平台，利于实现纳米光子器件的设计与集成；而非线性算法的引入有利于更复杂功能器件的设计，拓宽了器件设计的思路，丰富了器件设计的功能；工艺优化算法的引入大大降低了器件优化的效率；基于反向设计实现的全光集成器件在先进光子电路、全光信息处理、光通信等领域具有广阔的应用前景。
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公开(公告)号：CN100434898C
公开(公告)日：2008-11-19
申请号：CN200510011677.6
申请日：2005-04-30
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明提供了一种二维光子晶体湿度传感器及其实现方法和制备方法，属于传感器技术领域。该二维光子晶体包括一周期晶格的光子晶体，该晶体为一刻蚀有周期性分布空气孔的一层对水分子具有吸附效应的有机薄膜，在空气孔中设有疏水的高折射率介电圆柱，介电圆柱的半径为0.37倍的光子晶体晶格常数。如选择入射激光波长位于光子晶体的光子带隙的长波(或者短波)带边，利用亲水的有机高分子聚合物对水分子的吸附效应，通过测量入射激光透过率的变化，就能够探测环境相对湿度的变化情况。本发明二维光子晶体湿度传感器制备简单，实现和测量方便，不受电磁干扰和空气中水蒸汽的腐蚀，易于集成。
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公开(公告)号：CN1858577A
公开(公告)日：2006-11-08
申请号：CN200510011677.6
申请日：2005-04-30
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明提供了一种二维光子晶体湿度传感器及其实现方法和制备方法，属于传感器技术领域。该二维光子晶体包括一周期晶格的光子晶体，该晶体为一刻蚀有周期性分布空气孔的一层对水分子具有吸附效应的有机薄膜，在空气孔中设有疏水的高折射率介电圆柱，介电圆柱的半径为0.37倍的光子晶体晶格常数。如选择入射激光波长位于光子晶体的光子带隙的长波(或者短波)带边，利用亲水的有机高分子聚合物对水分子的吸附效应，通过测量入射激光透过率的变化，就能够探测环境相对湿度的变化情况。本发明二维光子晶体湿度传感器制备简单，实现和测量方便，不受电磁干扰和空气中水蒸汽的腐蚀，易于集成。
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