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公开(公告)号：CN114578587B
公开(公告)日：2025-04-22
申请号：CN202210300557.1
申请日：2022-03-25
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明公开了一种基于拓扑光子晶体边界态拼接的片上光学神经网络及方法。本发明利用拓扑光子晶体的边界态作为光学信号传输的载体，提出了一种对加工缺陷和意外损坏有一定容忍度的片上集成光学神经网络；能够减小加工缺陷或意外损坏对神经网络中光信号传输的影响，增强了网络的稳定性，为大规模光子神经网络的实现奠定了基础，并为光子神经网络提供了更宽阔应用场景；多个周期的拓扑光子晶体产生的集体性效应，这一性质使得结构中某一单元的损坏不会直接导致边界态性质发生显著改变；另外，拓扑光子晶体边界态的另一个性质是其上传播的光信号具有两种赝自旋，两种赝自旋光信号的传播方向与拓扑光子晶体的拼接方式相关。
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公开(公告)号：CN115480430A
公开(公告)日：2022-12-16
申请号：CN202110665968.6
申请日：2021-06-16
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明公开了一种拓扑保护的量子纠缠光源及光子纠缠态生成方法。本发明的量子纠缠光源包括由多个波导谐振环排成二维阵列、马赫曾德尔干涉仪；二维阵列中的波导谐振环称为主环，其中任意两相邻主环之间均通过一个连接环进行倏逝波耦合连接，使得二维阵列满足反常弗洛凯拓扑绝缘体，连接环为波导谐振环；马赫曾德尔干涉仪与二维阵列的边缘上任一主环通过倏逝波耦合连接，用于对输入的泵浦光的分束比和相位进行调制后输入反常弗洛凯拓扑绝缘体，对反常弗洛凯拓扑绝缘体上下两个边界态同时泵浦；其中泵浦光的波长位于反常弗洛凯拓扑绝缘体的拓扑边界态存在的区间内。本发明能够抵抗一定程度的耦合强度误差与相位噪声，保证纠缠态的高保真度与高纯度。
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公开(公告)号：CN114819131A
公开(公告)日：2022-07-29
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：CN114755869A
公开(公告)日：2022-07-15
申请号：CN202210275444.0
申请日：2022-03-21
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明公开了一种基于拓扑边界态的全光数字逻辑器件及其实现方法。本发明采用一维的α构型拓扑光子晶体和β构型拓扑光子晶体，实现局域边界态，具有整体的拓扑保护特性，并对杂质或缺陷的不敏感性，即鲁棒性，这将大大提升器件的传输性能；利用超快响应的非线性材料形成缺陷腔，以泵浦光的有无作为输入，改变α构型和β构型拓扑光子晶体的等效折射率，从而改变α构型和β构型拓扑光子晶体的状态，以二者拼接处有无光场作为输出信号，从而实现全光数字逻辑器件的运算功能；本发明通过拓扑边界态实现了具有鲁棒性的逻辑转化，具有拓扑保护的功能，大大降低了光损耗；通过非线性全光效应大大减少了逻辑运算的时间，有利于大规模的片上集成。
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公开(公告)号：CN112799259B
公开(公告)日：2022-03-25
申请号：CN201911104340.8
申请日：2019-11-13
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明公开了一种激子谷极化与光子拓扑态间的信息转换器件及其方法。本发明通过将单层TMD材料与拓扑光子晶体体系结合构成异质结复合体系，实现了激子的谷极化信息与光子拓扑态之间的信息转换，解决了谷极化信息寿命过短难以直接利用的问题，降低了对单层TMD材料中电子的谷极化信息的利用要求；本发明提出的对于电子的谷极化信息与光子拓扑态信息的转换体系，能够用于集成光电子芯片，作为光电信息转换的平台；针对不同的单层TMD材料的荧光发射波长不同，选择相应禁带的二维拓扑光子晶体，并对二维拓扑光子晶体的结构进行线性的缩放即可完成调整，节省了同类型器件的设计优化时间。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN101692148A
公开(公告)日：2010-04-07
申请号：CN200910235522.9
申请日：2009-09-29
Applicant: 北京大学
IPC: G02F1/35
Abstract: 本发明公开了一种全光二极管超透射器件及其制作方法，属于通信技术领域。本发明的超透射器件包括介质层I、介质层II和位于所述介质层I与所述介质层II之间的金属层；所述金属层中刻有周期性狭缝，所述介质层I、介质层II为非线性光学材料；本发明超透射器件的制作方法为：首先根据全光二极管的工作波长确定金属层狭缝周期，以及介质层I和介质层II的厚度；然后利用数值计算方法计算来获得所有参数的准确结果；最后依次在基底材料上制备介质层II、金属层、介质层I，其中金属层中刻有周期性狭缝，介质层I、介质层II为非线性光学材料。本发明可以实现从可见光到光通讯波段的全光二极管，具有响应速度快、结构简单、易于制作、使用方便的特点。
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公开(公告)号：CN117116727A
公开(公告)日：2023-11-24
申请号：CN202310901651.7
申请日：2023-07-21
Applicant: 北京大学
IPC: H01J37/075 , H01J1/34
Abstract: 本发明公开了一种基于介质材料体系的光电子源，其特征在于，包括激发光源和位于真空腔内的介质材料层、衬底层和导电层；衬底层上依次为导电层、作为波导的介质材料层；所述激发光源用于产生激光入射到所述介质材料层；所述介质材料层上制备有微纳结构，用于将入射到所述介质材料层边缘的激光从边缘向所述介质材料层的中心区域汇聚耦合，通过不同方向的波导模式之间的干涉叠加，在中心区域聚焦形成超越衍射极限的局域光场模式，局域光场模式的分布区域作为光电子源产生电子的工作区域，即光电子源的发射区域。本发明形成具备几十纳米超小发射面积、较小发射角和较窄电子展宽的平面型光电子源，对超快电子显微镜和超快电子衍射的应用提供很大帮助。
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公开(公告)号：CN114637074A
公开(公告)日：2022-06-17
申请号：CN202210247086.2
申请日：2022-03-14
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明公开了一种基于二维拓扑光子晶体奇异点的光学器件及其方法。本发明的光学器件包括行波模式边界态微腔、驻波模式边界态微腔、输入输出边界态波导、连接边界态波导和输入输出端口；利用二维C6v对称拓扑光子晶体的边界态波导和边界态微腔的不同模式耦合调节使整个光学器件位于奇异点，进而实现光学放大器和光学灵敏传感器的功能；光学器件全部能够通过微纳加工制备，且调节反射率和反射相位的方式简单易得，不需要额外不可集成的结构和实验装置，在片上集成光子器件领域具有巨大的应用前景；由于拓扑光子能带的保护性，该器件具有抗来源于微纳加工精度限制造成的结构局部缺陷和晶格无序影响的鲁棒性。
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公开(公告)号：CN112432933B
公开(公告)日：2021-11-19
申请号：CN201910789110.3
申请日：2019-08-26
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明公开了一种多激发光源光电子显微镜的超高时空分辨成像系统及方法。本发明采用周期级泵浦探测光路、极紫外泵浦探测光路、波长可调谐泵浦探测光路、翻转镜和光电子显微镜集成系统，根据样品材料和时间分辨率的要求，三种光路之间切换，从而适用于不同样品材料和不同超快过程的超高时空分辨成像；本发明将光电子显微镜与飞秒泵浦探测相结合，使得光电子显微镜具有了超快时间分辨能力，从而能够实现超高空间分辨率和超快时间分辨的成像；同时多种激发光源系统之间的切换使得该发明适用于不同材料体系和不同超快过程的高时空分辨研究，这将帮助研究者直接记录大量纳米尺度内超快动力学过程，对于研究现象背后的物理本质有很大帮助。
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公开(公告)号：CN112987176A
公开(公告)日：2021-06-18
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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