基于三维人工微纳结构实现光学偏振态精密调控的研究

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基本信息

  • 批准号：
    11574141
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    73.0万
  • 负责人：
    熊翔
  • 依托单位：
    南京大学
  • 学科分类：
    A2206.微纳光学与光子学
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Due to the limitation of physical principles, polarization optical devices based on optical crystals cannot be miniaturized to micro and nano-scale and applied to the integrated optical systems. Therefore, this project intends to study and propose a polarization manipulation solution based on three-dimensional artificial micro-nanostructures. In this project, two-photon polymerization system and electron beam lithography will be applied to fabricate three-dimensional micro-nanostructures; visible-infrared angle-resolved imaging spectrometer system and infrared focal plane array imaging system will be applied to characterize the amplitude, phase, wave vector direction and other optical parameters; computer aided simulation methods and equivalent circuit analytical method will be used for theoretical interpretation of experimental results. Meanwhile, the project will also take advantage of the coupling of electric/magnetic response, the mirroring conjugation method and the multi-wave interference method to deal with the dispersion problem, loss problem and near-field coupling problems in the process of polarization manipulation. Through the implementation of this project, we expect to understand the mechanism of polarization manipulation based on three-dimensional micro-nanostructures. The functions of polarizers, depolarizers, wave plates/retarders, linearly/circularly polarized beam splitters/combiners, et. al. will be achieved and pave the way for the foundation of integrated optics polarization manipulation.
根据光学晶体设计的偏振光学器件由于物理原理的限制无法小型化至微纳米尺度并被应用于集成光学系统。本项目将针对于此开展研究，并从理论和实验上提出一套基于三维人工微纳结构的偏振态调控方案。本项目将利用双光子激光直写和电子束套刻等工艺制备三维微纳结构；利用可见-红外角分辨光谱成像测量和焦平面阵列成像等方法对振幅、位相、波失方向等光学参量进行表征；利用计算机模拟和等效电路方法对实验结果加以理论预测和解释。同时本项目还将利用电/磁响应耦合、镜像共轭和多波干涉等物理方法解决偏振态调控过程中的色散、损耗和近场耦合等问题。我们期望通过本项目的实施，能够清楚的理解三维微纳结构偏振态调控的机制并在可见-红外波段实现起偏、消偏、位相延迟、线/圆偏振的分合束等功能，为集成光学的偏振态操纵奠定基础。

结项摘要

调控光学偏振态在光信息应用领域具有重要意义，传统光学晶体偏振器件由于物理原理的限制在微纳集成化过程中应用受限。传统器件已无法满足微纳光学的发展要求。针对这样的背景本项目开展了一系列理论实验相结合的研究探索，提出并验证了一套基于二维和三维人工微纳结构的光偏振态调控方案。项目研究结果包括：.(1) 开展微纳结构制备科学研究，开发完善了一套基于双光子直写、电子束光刻、高精度多层膜技术的工艺方法，实现了多种维度高质量微纳样品的制备；.(2) 研究了三维微纳结构的多自由度复合，由此实现了可调多功能宽带偏振调节器的原型；.(3) 研究并提出超构表面二元几何位相原理，利用多层超表面实现了宽带偏振相干分束功能；.(4) 在电子束激发表面等离激元系统中利用指示剂法对表面等离激元的传播进行了实验验证并实现了不同频率的传播分束；.(5) 研究了表面等离激元阴极荧光的偏振辐射物理机制和调控方案；.(6) 利用三维纳米结构实现基于偏振依赖吸收的光编码和显示方案并扩展到独立多通道模式。.通过本项目的实施，我们更加清楚理解二维/三维微纳结构偏振态调控机制并在可见-红外波段掌握了多种偏振态操纵方案。研究成果期望将为集成光路的偏振编码提供解决方案。

项目成果

期刊论文数量（15）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（5）
Phase diagram of interfacial growth modes by vapor deposition and its application for ZnO nanostructures
气相沉积界面生长模式相图及其在ZnO纳米结构中的应用
  • DOI：
    10.1103/physrevb.96.115411
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Physical Review B
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Shu Da-Jun;Xiong Xiang;Liu Ming;Wang Mu
  • 通讯作者：
    Wang Mu
Cavity modes with optical orbital angular momentum in a metamaterial ring based on transformation optics
基于变换光学的超材料环中具有光学轨道角动量的腔模
  • DOI：
    10.1364/oe.23.032087
  • 发表时间：
    2015-12-14
  • 期刊：
    OPTICS EXPRESS
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Wu, H. W.;Wang, F.;Wang, Mu
  • 通讯作者：
    Wang, Mu
Modulation properties enhancement in a monolithic integrated two-section DFB laser utilizing side-mode injection locking method
利用边模注入锁定方法增强单片集成两段 DFB 激光器的调制性能
  • DOI：
    10.1364/oe.25.027595
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Optics Express
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Zhang Yunshan;Li Lianyan;Zhou Yating;Zhao Guowang;Shi Yuechun;Zheng Jilin;Zhang Zhike;Liu Yu;Zou Linjie;Zhou Yuke;Du Yinchao;Chen Xiangfei
  • 通讯作者：
    Chen Xiangfei
Encoding and display with stereo split-ring resonator arrays
使用立体声开环谐振器阵列进行编码和显示
  • DOI：
    10.1364/ol.42.001153
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Optics Letters
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Wang Zheng-Han;Hu Yuan-Sheng;Xiong Xiang;Peng Ru-Wen;Wang Mu
  • 通讯作者：
    Wang Mu
Generation of equal-intensity coherent optical beams by binary geometrical phase on metasurface
超表面二元几何相位产生等强度相干光束
  • DOI：
    10.1063/1.4955034
  • 发表时间：
    2016-06
  • 期刊：
    Applied Physics Letters
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Z.H. Wang;S.C. Jiang;X. Xiong;R.-W. Peng;M. Wang
  • 通讯作者：
    M. Wang

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  • 通讯作者：
    熊翔

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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