未来十年纳米光子学若干重点发展领域

纳米光子学已经对人们的日常生活产生了重要影响,并且纳米光子学器件产品有强大的市场需求,因此其研究结果可以很快转化为商品。文章介绍了在未来5到10年内对光子工业有重大影响并且有望进入商品市场的11个纳米光子学领域,其中包括：纳米尺度量子光子学、全光路由、用于增强磁存储的表面等离子体光子学、用于诊断治疗和药物输送纳米光子学、纳米成像、分子尺度上的化学与生物传感器、纳米标签、纳米尺度上操控光场的分布(光伏器件和LED/OLED)、原型试制的新技术、量身定制光学特性的纳米光子材料以及太赫兹技术等,希望文章能对中国的纳米光子学研究及其工业化应用有一定帮助。     

光子学的发展和光子产业

论述了光子学、光子技术的产生、发展和突破;阐明了光子学的定义、内涵、范畴和前沿;提出了关于第1类和第Ⅱ类光子产业的设想;予测了光子产业发展.     

基于纳米光学等离子晶体的新型纳米光子学器件的发展

通过设计合适的纳米表面等离子结构,纳米光学等离子晶体具有光场增强效应,能调控近场范围内的光场分布,可用来设计新型的纳米光子学器件。介绍了纳米光学等离子晶体的原理、结构特点、制作工艺和纳米光子学器件的设计方法,对纳米光学等离子晶体和普通光子晶体做了比较。归纳了纳米光学等离子晶体的物理机制、光学特征,描述并分析了波长选择性场增强效应和束流效应等。给出几种基于纳米光学等离子晶体的纳米光子学器件应用实例。     

纳米光子学结构对GaInAsSb p-n结红外光电性能的调控

GaInAsSb在红外光电领域具有重要应用价值,但是窄带隙材料较高的本征载流子浓度和俄歇复合系数使其室温暗电流密度较高,需要进行制冷才能获得满足应用要求的光电性能.本文利用表面宽带隙半导体纳米柱阵列和背面高反射率金属对GaInAsSb p-n结有源区进行双面光调控,将光限制在较薄的有源区进行吸收,从而提升光电转换量子效...     

基于DNA自组装的金属纳米结构制备及相关纳米光子学研究

纳米光子学是研究光在纳米尺度下的行为以及光和纳米材料相互作用的一门科学.金属纳米材料凭借其独特的表面等离子体效应,可以在衍射极限以下对光进行传递和聚焦,因而是纳米光子学研究的重点.大量研究表明,通过调控金属纳米材料的形貌和成分可以控制表面等离子体的性质,从而对光进行可控调节.近年来,随着DNA纳米技术的发展,又为纳米光子学的发展带来了新的机遇.首先,人们发现不同的DNA序列可以调控金属纳米颗粒的成长,从而影响金属纳米颗粒的形貌和成分.此外,利用DNA自组装技术,可以将金属纳米颗粒组装成为有序可控的纳米结构.因此,基于DNA的纳米光子学研究近年来发展十分迅速.在此背景下,本文对相关研究进行归纳与总结,以期吸引更多研究人员的关注,推动该领域的进一步发展.本文首先介绍了金属纳米结构基于表面等离体实现突破光学衍射极限的原理,然后按照DNA对金属纳米结构的形貌或成分影响方式的不同分成若干部分,对基于DNA的纳米光子学做了系统的综述,最后展望了未来可能的发展方向.     

光子学——一个新兴的前沿科学

 近年来,随着现代科学技术的飞速发展,一个新兴的前沿学科--光子学(Photonics)崛然兴起.它继电子学之后,将科学技术的发展由“电子”推上“光子”的新台阶,正在为我们开辟出另一个新时代--光子时代.     

面向医学与生物科学重大需求的生物光子学

1 生物光子学的定义 聚焦于医学和生物科学挑战的生物医学光子学,是一门基于光子学技术与方法,面向生物科学和医学应用的学科。挑战是指想做却还没能做的事情,在生命科学领域存在诸多挑战,许多基本的生命机制不明,所以需要一些技术了解生命是如何工作的,生物光子学研究就有着很多不可替代的优势。生物光子学,从科学（Science）原理来讲,是研究光子与生物组织的基本相互作用;从技术（Technology）角度来看,提供观察和操纵生物系统的方法,主要是用光子学的技术手段来研究生命。     

纳米技术与我们的生活

 近年以来,“纳米技术”这一词汇不断见诸于媒体,“纳米概念”也被炒得火热。随着“纳米”这个概念逐渐被越来越多的人所认识,纳米产品也已经不再是可望而不可及了。纳米,这个小而又小的尺度永远不可能用肉眼看见,但纳米技术的应用正在改变和即将改变我们的生活。一、纳米与纳米技术“纳米”是一种几何尺寸的度量单位,1纳米为百万分之一毫米,也就是十亿分之一米,约相当于45个原子串在一起的长度,更直观地讲,头发丝的直径就有七八万纳米,因此,纳米世界是一个肉眼看不到的相当微观的世界。     

光子学与光子技术

 在国外“光子学”概念的提出,大约可追溯到20多年以前。早在1970年,在一次国际高速摄影会议上,荷兰科学家波德沃尔特(Poldervaart)首次提出“光子学”(Photonics)一词,并予“光子学”以定义。认为“光子学”是研究“以光子作为信息载体”的科学。事实上,激光二极管的问世,使光子替代电子,成为信息的载体,并促进了光子学的形成。需要指出的是:欧洲以及其后的美国,在促成光子学形成方面表现出极大的兴趣和热情。     

神奇的纳米技术与军事革命

 20世纪80年代末,一门新颖、独特、颇具神奇色彩的科学技术---纳米技术悄然兴起,并立即引起世界各国的广泛关注和重视。短短十几年中,纳米技术在世界范围内的研究和应用得到了卓有成效的发展,并已成为21世纪的前沿战略科技。一、神奇的纳米技术1nm=10-9m。所谓纳米技术,是在0.1～100nm的尺度空间内研究电子、原子和分子的运动规律及特性,通过微观环境下操作单个原子、分子或原子团、分子团,以制造具有特定功能的材料或器件为最终目的的一门崭新技术。它包括纳米电子技术、纳米材料技术、纳米机械制造技术、纳米显微技术及纳米物理学和纳米生物学等不同的学科和领域。     

新兴尖端技术——纳米发电机和纳米压电电子学

1引言 能源是整个世界发展和经济增长的最基本驱动力,是人类赖以生存的基础。白工业革命以来,随着人类世界的进步和科学技术的发展,人类社会对于能源的需求量呈逐年急增的状况。目前,人类所能够利用的能源形式主要包括煤炭、石油、天然气以及少量的核能。但是,地球上这些现有能源还是非常有限的,这就需要科学家去探索一些新型的能源形式-可再生能源。根据预测,到2100年,新型可再生能源将在人们的生活中占据主导地位。     

从国际纳米技术标准的推出看科技新词语的选用

当今世界科学技术的高速发展正在产生大量新的科技词语,这些词语主要以英语形式在学术界传播。随着科技发展,一些学术机构正在对这些新科技词语的遴选、规范、应用进行研究。以纳米科技为例,国际标准化组织(the International Organization for Standardization,ISO)是协调各国标准化机构的国际联盟组织     

机器学习策略下的超快光子学设计：回顾与展望（特邀）

从行为组织学开创了光子计算的先河以来,基于人工智能的光学计算已经发展了七十多年,这一历程对超快光子学的智能化研究产生了重要影响。近年来,因超短脉冲非线性多维相互作用的复杂化,让超快光子学方向的研究产生了巨大的发展潜力。智能超快光子学的研究,为超短脉冲数据的完整、准确和有代表性提供了新的推动力量。在这里,我们回顾了机器学习策略下超短脉冲光纤激光系统的最新进展。通过算法和控制元件两方面的设计,进一步概述了满足这些进展所需的技术条件。并对机器学习与超快光子学这一新兴交叉技术所存在的挑战与未来研究前景做出展望。     

第六届国际光子与光电子学会议(POEM2013)暨第十一届生物医学光子学与成像技术国际学术研讨会(PIBM2013)成功举行

2013年5月25～26日,第六届国际光子与光电子会议(The 6th International Photonics and Op-to Electronics Meetings,POEM 2013)在武汉光电国家实验室召开。开幕式上,美国光学学会的首席执行官Elizabeth A.Rogan女士和华中科技大学副校长、武汉光电国家实验室常务副主任骆清铭教授到会致辞。4名本领域权威专家作全体大会报告,分别是:澳大     

纳米光镊技术发展与应用的研究

阐述了纳米光镊技术的特点,它将操作和探测精度从微米提高到纳米。归纳和总结了纳米光镊技术最新方面的研究进展,叙述了一些先进组合技术在改进光镊装置构造、操作精度以及校准方面的应用,并在此基础上提出了一些构想和建议。     

金属介电函数的正确运用——以金属纳米球诱导的二能级系统的基态能级移动为例

金属对电磁场的响应包括自由和束缚电荷两部分的贡献,大学物理教学中通常分别用Drude模型和Lorentz模型描述,然而,以上模型所得的介电函数只在一段较窄的频率范围内能与实验数据吻合.因此,在实际科研工作中,当物理量与较宽频率范围内的电磁场响应有关时,原则上介电函数应当采用实验测量值而不能采用模型化的结果.本文以金属纳米球诱导的二能级系统的基态能级移动为例,分别展示采用模型化的介电函数和实验介电函数时,能级移动计算结果的差异.     

基于近场激发与增强的新型多层纳米薄膜结构在非线性光学器件上的应用与发展前景

传统光学引入了远场衍射的尺度极限。自从提出了近场光学技术以来 ,由于近场扫描光学显微镜 (NSOM)系统的复杂性而使得近扬的引入和利用变得困难。具有多层纳米薄膜结构的超分辨近场结构 (Super RENS)的提出改变了这种局面 ,并在诸如超高密度光学数据存储、近场光刻技术、纳米光子学晶体管等领域获得了重要的应用。围绕Su per RENS技术 ,通过综述它的基本原理、物理机制以及各项应用 ,指出了基于近场激发与增强原理的新型多层纳米薄膜结构在未来非线性光学器件上的应用与发展前景     

花状纳米金结构阵列的工艺制备与拉曼增强研究

基于纳米球光刻技术制备了一种花状纳米金结构阵列,经过PS509 nm球旋凃和ICP氧刻蚀,再通过镀金膜与高温退火工艺,纳米球阵列的表面被粗糙化,进而形成了一种鳞状的花状阵列 。FDTD仿真结果表明,制备的这种阵列具备很高的电磁场增强特性,主要的增强集中于纳间隙的边缘处。以罗丹明 6G染料为探针分子测试基底的拉曼效应,与金基底的拉曼信号相比,该纳米结构阵列拉曼增强效应明显,对罗丹明 6G的检测极限达到了10-6 mol/L的水平。     

花状纳米金结构阵列的工艺制备与拉曼增强研究

基于纳米球光刻技术制备了一种花状纳米金结构阵列,经过PS509 nm球旋凃和ICP氧刻蚀,再通过镀金膜与高温退火工艺,纳米球阵列的表面被粗糙化,进而形成了一种鳞状的花状阵列 。FDTD仿真结果表明,制备的这种阵列具备很高的电磁场增强特性,主要的增强集中于纳间隙的边缘处。以罗丹明 6G染料为探针分子测试基底的拉曼效应,与金基底的拉曼信号相比,该纳米结构阵列拉曼增强效应明显,对罗丹明 6G的检测极限达到了10-6 mol/L的水平。