超导照相机可以检测星云的光子

欧洲空间局已透露其最新型超导照相机，称为S-Cam。它可以检测遥远星体发出的光子，并标出每个光子的到达时间与颜色。该局研究发展实验室欧洲空间技术中心（ESTEC）的TonePeacock说，这种钽基装置可以捕获光子，精度为5ms，同时还可以区分不同颜色的光子。中心科学家在卡拉利岛的William Herschol望远镜上进行试验，在该处检测到一个双星系统的颜色变化，判断其为一个白矮星从一个红星后面通过。与一般CCD基检测器相比，S-Cam不必使用衍射光栅或棱镜之类的色散元件。Peacock说：“当光子进入相机打断了（电子的）Cooper对时，被检…     

业务驱动的光子网格关键技术研究

通过对光子网格资源管理新机制、光子网格中间件和光子网格用户网络接口等关键技术的研究，建立业务驱动的光资源动态调度方法，给出大块数据传输及视频点播（VOD）服务在可控光路与基于OBS的网格（Grid over OBS）模式下的业务应用模式。理论与实验证明业务驱动的光子网格关键技术的实现，使得光子网格能很好地为密集数据业务服务。     

轨道角动量纠缠光子对联合探测概率的研究

研究了自发参量下转换过程产生的轨道角动量纠缠光子对的联合探测概率,在忽略光子的偏振和晶体为薄晶体的情况下推导出轨道角动量纠缠光子对的联合探测概率的表达式。研究表明：自发参量下转换过程中抽运光、信号光以及空闲光的参数（束腰、轨道角动量和径向指数）的大小决定着纠缠光子的联合探测概率。     

普朗克公式与光子探测器温度

普朗克公式与光子探测器温度季向琦（北京装甲兵工程学院）本文从普朗克公式出发，讨论了在可见光和红外波段情况下的光子探测器的温度问题。由一系列分析可知，光子探测器在可见光波段上不需要低温制冷，在红外波段上则必须低温制冷，只有这样，才能有效地降低噪声电平，...     

表面发射光子晶体DFB激光器

光子晶体（PC）具有周期性折射率变化，并具有实现新型光器件的极大潜力，正受到广泛关注。本文介绍了PC基本原理与特性，并介绍了表面发射（SE）光子晶体分布反馈（DFB）半导体激光器的结构、最佳化设计、制作工艺和输出特性。     

基于光子数可分辨探测器的单脉冲光子数检测

为了对未知脉冲所含的光子数进行标定,针对不同光子数的光脉冲在超导环境下,微波动态电感探测器(MKID)作用时,测量系统输出的信号差异性,采用平均区间取值法和迭代法分别进行标定,并进行了理论分析和实验验证。结果表明,MKID能够在低温测量系统中对未知1550nm单脉冲光的光子数进行识别; 经过数据处理后得到平均光子数分别为1.98和1.81;其中平均区间取值法标定光子数过程较为简单,迭代法有待继续探索。这一结果对单脉冲光子数检测是有帮助的。     

光捕捉技术有望推进光电通信

普林斯顿大学的研究人员已经发现了制造准晶聚合物（quasicrystalline polymer）结构的方法，这代表了光子学潜在的重大进步。这种结构能够控制光的传播，使得光子通信系统成为可能。目前，在光子电路中，光不能进行锐角的转折，准晶点阵技术可使光在电路中传播时产生锐角转折，这将推动高速通信和计算设备的发展。     

用光产生物质

通常两束光不可能产生相互作用，除非它们通过非线性材料。但去年9月报导，发生于真空中的光子——光子散射产生了正电子一电子对。为了进行这种过程的演示，来自四个机构的科学家组成了一研究组，小心操作了高能激光束和斯坦福直线加速器中心的高能电子束，使真空变得足够非线性，产生了五光子混频过程。罗彻斯特大学激光能学实验室的D．Meyerhofer说，该过程像是非线性光学，在二次谐波转换中，可以把两个光子转换成一个光子。在本例情况下，它是一种五光子混频过程，也就是4个（2eV）光子和1个（朋GeV）y光子混频，但输出不是一个光子…     

光网络与光子集成的发展(下)

光网络体系中的有源光子集成 高速响应、低啁啾、单稳频集成光子源 半导体分布反馈（ＤＦＢ）激光器作为光通信的光子源器件已占据不可替代的重要地位,然而ＤＷＤＭ光网络对光子源却提出更高的要求。直接调制ＤＦＢ激光器受到固有张弛振荡效应的限制,响应速率难以越过５Ｇｂ／ｓ,同时在高速率下,频移啁啾效应已比较严重,因此必须采用外调制技术,从光网络体系考虑,调制器宜结构简单并能与ＤＦＢ激光器实现单片集成。现在的激光器均已采用量子阱（ＭＱＷ）结构,因此人们致力于发展基于ＭＱＷ中量子限制Ｓｔａｒｋ效应（ＱＣＳＥ）的电…     

光交换中的半导体增益光开关门的研究

本文通过实验对双区共腔半导体增益光开关门的动态和静态光学特性（包括温度特性、偏振特性、光谱特性、偏置特性、开关特性及增益放大特性等）进行了分析研究，特别研究了其做为增益光开关门在光子交换系统中实现数据包交换功能的可行性，对半导体光开关门的数据包开关传输能力进行了原理性实验．文章最后提出了一种采用半导体增益光开关门构成的新颖的光子交换系统网络结构．     

Slot Routing as a Solution for Optically Transparent Scalable WDM Wide Area Networks*

All-optical Wavelength Division Multiplexing (WDM) backbones are believed to be a fundamental component in future high speed networks. Currently, the most pursued approach for Wide Area Networks (WANs) is wavelength routing, in which communication circuits are established between node pairs by means of lightpaths (paths of light) spanning one or more fiber-optic links. This approach has, however, two drawbacks. Since the number of wavelengths and links in a network is finite, not all node pairs can be connected via a dedicated lightpath directly. Consequently, some node pairs will communicate using a concatenation of lightpaths, which requires electronic switching of in transit information, loosing the advantages of optical transparency. Secondly, typically some form of (electronic) traffic grooming will be necessary to make efficient use of the fixed lightpath capacity. This paper proposes to design all-optical WANs using a novel approach, called photonic slot routing. With photonic slot routing, entire slots, each carrying multiple packets on distinct wavelengths, are switched transparently and individually, using available fast and wavelength non-sensitive devices. The advantage of using photonic slot routing is threefold. All node pairs in the network communicate all-optically. Traffic aggregation necessary to efficiently use the capacity of the wavelength channels is optically achieved. The solution is practical as it is based on proven optical technologies. In addition, through the use of wavelength non-sensitive devices the proposed WAN design yields intrinsic scalability in the number of wavelengths.     

Role of Cooper pairs for the generation of entangled photon pairs from single quantum dots

Generation of entangled photon pairs from semiconductor quantum dots (QDs) is highly desirable for realizing practical solid-state photon sources for quantum information processing and quantum cryptography. However, the energy splitting of exciton states in QDs almost prevent the generation of entangled photon pairs. This paper discusses the new possibility with the injection of electron as well as hole Cooper pairs into QDs.     

光子带隙型光子晶体光纤的研究

实验证明,空心的空气-石英光子晶体光纤的纤芯可以局域光,并在理论的基础上,得到光子带隙存在的条件,特定的波带受到限制并沿光纤传导;与每一个波带相对应的光子晶体包层中出现一个完全的二维光子带隙,随着空气填充率的增加,光子带隙的相对大小也会随之变大,而且当减小空气孔尺寸时,光子带隙将被抑制。采用透射谱法在红外波段对带隙型光子晶体光纤进行测量,通过比较光纤的透过谱与光源的光谱,确定是否存在光子带隙。     

一维光子晶体全反射隧穿效应中光的场分布

为研究一维光子晶体全反射隧穿效应中光场的分布特征,推导出TE波在一维光子晶体中光场的分布公式,利用这个公式研究了一维光子晶体全反射隧穿现象中光场在光子晶体内部的分布特征。得出在出现全反射隧穿透射峰处,随着光在一维光子晶体内的传播深度的增加其光场分布呈周期性变化,光场不随传播深度的增加而衰减,光场的分布呈现共振的特征。     

一维光子晶体慢光波导的FDTD研究

设计了一种新型一维光子晶体慢光波导结构。在常规波导一侧进行了特殊的设计,使波导具有周期性结构,从而具有特殊的色散关系,获得慢光效应。基于麦克斯韦方程利用平面波展开法对光子晶体慢光波导的色散关系进行了分析,获得了波导模以及相应的慢光频率。并利用时域有限差分法（FDTD）对脉冲在波导的传播进行了时域上的模拟,对慢光效应进行验证。     

Spontaneous emission extraction and Purcell enhancement fromthin-film 2-D photonic crystals

Electromagnetic band structure can produce either an enhancement or a suppression of spontaneous emission from two-dimensional (2-D) photonic crystal thin films. We believe that such effects might be important for light emitting diodes. Our experiments were based on thin-film InGaAs-InP 2-D photonic crystals at ambient temperature, but the concepts would apply equally to InGaN thin films, for example. We show that the magnitude of Purcell enhancement factor, F_p~2, for spatially extended band modes, is similar to that for a tiny mode in a three dimensional (3-D) nanocavity. Nonetheless, light extraction enhancement that arises from Zone folding or Bragg scattering of the photonic bands is probably the more important effect, and an external quantum efficiency >50% is possible. Angle resolved photoluminescence from inside the photonic crystal gives a direct spectral readout of the internal 2-D photonic band dispersion. The tradeoffs for employing various photonic crystal structures in high efficiency light-emitting diodes are analyzed     

光子晶体在消除PSD背景光干扰中的应用

根据光子晶体带隙对光波长或频率的选择性特征,将一维二元和三元光子晶体用于滤除位置敏感探测器的背景光。通过比较位置敏感探测器感光光谱和背景光的差异,对二元和三元光子晶体的参数进行合理设置,利用特征矩阵法计算了反射率和透射率,结果表明光子晶体可以从根本上解决背景对位置敏感探测器的干扰。     

含随机介质的光子晶体波导特性

提出了一种光子晶体波导与随机介质相结合的特殊型波导的设计方法。基于光子晶体波导模型,建立了ZnO随机介质作为线缺陷的光子晶体波导模型,采用时域有限差分(FDTD)法分析了ZnO随机介质的加入对光子晶体波导系统的频率特性、时域特性及增益特性的影响,并且与纯随机介质系统和含有线缺陷的光子晶体波导系统进行对比。分析结果表明,当在光子晶体波导的缺陷层引入ZnO随机介质时,随机介质使得光在缺陷处振荡并得到放大,局域化程度比纯随机介质系统和纯光子晶体波导系统更高;且光与随机介质的相互作用使得光在波导中时间延长,激光阈值降低。这种光子晶体波导可用于制备可嵌入到集成光路领域和低阈值的微型激光器。     

Simultaneous Tenfold Brightness Enhancement and Emitted‐Light Spectral Tunability in Transparent Ambipolar Organic Light‐Emitting Transistor by Integration of High‐k Photonic Crystal

In organic light‐emitting transistors, the structural properties such as the in‐plane geometry and the lateral charge injection are the key elements that enable the monolithic integration of multiple electronic, optoelectronic, and photonic functions within the same device. Here, the realization of highly integrated multifunctional optoelectronic organic device is reported by introducing a high‐capacitance photonic crystal as a gate dielectric into a transparent single‐layer ambipolar organic light‐emitting transistor (OLET). By engineering the photonic crystal multistack and bandgap, it is showed that the integration of the photonic structure has a twofold effect on the optoelectronic performance of the device, i.e., i) to modulate the spectral profile and outcoupling of the emitted light and ii) to enhance the transistor source–drain current by a 25‐fold factor. Consequently, the photonic‐crystal‐integrated OLET shows an order of magnitude higher emitted power and brightness with respect to the corresponding polymer‐dielectric device, while presenting as‐designed electroluminescence spectral and spatial distribution. The results validate the efficacy of the proposed approach that is expected to unravel the technological potential for the realization of highly integrated optoelectronic smart systems based on organic light‐emitting transistors.     

入射光频率变化对负折射现象的影响

以硅的圆形介质柱在空气中组成二维六边形排列结构的光子晶体为例,研究了入射光频率变化对光子晶体负折射现象的影响.利用时域有限差分法(FDTD)并通过模拟仿真给出了两者之间的规律,同一光子晶体中,在可产生较明显负折射现象的入射光频率范围内,折射光的偏转角度随入射光频率的增大而减小;随着入射光归一化频率逐渐变小,增加光子晶体的波导宽度可产生较明显负折射现象.要得到折射率为-1的情况,则入射光归一化频率越小,光子晶体的波导宽度要相应越大.