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納米光子

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創建者：上海安世亞太 創建時間：2023-02-28
納米光子圖1

納米光子的實例教程

導 讀 暨南大學納米光子學研究院教授李寶軍、辛洪寶與哈佛大學教授Luke P. Lee合作，借助等離激元光學納米天線揭示了細菌酶分子釋放及釋放過程中的周期振蕩特性。 相關研究成果以“Dynamic monitoring of oscillatory enzyme activity of individual live bacteria via nanoplasmonic optical antennas”為題發表在期刊Nature Photonics。論文第一作者為暨南大學納米光子學研究院魯登云博士研究生，通訊作者為暨南大學李寶軍教授、辛洪寶教授、哈佛大學Luke P. Lee教授。 細菌是諸多感染性疾病的病原體，細菌通過外膜囊泡進行細菌個體之間及細菌與宿主細胞之間的通訊。酶分子作為細菌外膜囊泡釋放的重要信號分子，在細菌感染及抗生素分解過程中扮演著重要角色。為了破解細菌感染的本質及細菌耐藥性的原因，人們盼望能搞清楚 細菌外膜囊泡釋放酶分子的規律 。然而，由于外膜囊泡攜帶的酶分子含量低，且缺乏長時間高精度實時監測酶分子的方法，人們 一直無法觀察到 細菌外膜囊泡酶分子的釋放 過程，也無法知道酶分子是如何調控細胞通訊的，致使其成為長期懸而未決的難題。 為了攻克這一難題，暨南大學納米光子學研究院教授李寶軍、辛洪寶與哈佛大學教授Luke P. Lee合作，提出用等離激元光學 納米天線 研究細菌酶分子行為的構想。他們將具有共振波長匹配的金納米棒（長度約77 nm，直徑約38 nm）與BHQ分子（黑洞淬滅分子）通過靜電作用連接在一起，構建出 等離激元光學納米天線 。
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據美國海軍研究實驗室2018年1月4日報道，美國海軍研究實驗室NRL（Naval Research Laboratory）一個由物理學家組成的科研團隊已經找到改善六方氮化硼器件光學損耗特性和傳輸效率的手段，使得制備小型激光器和納米光學器件成為可能。 六方氮化硼（h-BN）由硼和氮原子組成的原子級薄晶格組成。最新研究證明，該材料是一種可用于紅外納米光子學的光學材料，被認為是二維材料的理想襯底材料。自然界中存在的硼由原子質量相差達10%的B-10和B-11兩種同位素組成。這兩種同位素的原子質量差異使得由聲子散射造成的光學性能大量損失，進而限制了該材料的潛在應用。 為此，科研人員制備了一種同位素純度超99%的六方氮化硼樣品，該樣品幾乎完全由B-10或B-11組成。“我們已經證明，可以通過在極性半導體和介電材料中精心設計同位素來克服納米光子學固有的效率限制。”該樣品能夠顯著降低六方氮化硼的光學損耗，與天然六方氮化硼相比，光頻振動模式的傳動距離和持久性都高出多達3倍。這種振動模式不僅使得六方氮化硼樣品具有近場光學和化學傳感特性，還為開發和制備具有相似性質的其它材料提供了一種可借鑒方法。 研究人員還包括來自于加州大學圣迭戈分校（University ofCalifornia San Diego）、堪薩斯州立大學（Kansas StateUniversity）、橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)、哥倫比亞大學（ColumbiaUniversity）和范德堡大學（Vanderbilt University）的科學家。 來源：新材料技術前沿 傳播最新最全的材料科學技術，包括金屬材料成形、熱加工、陶瓷冶金，機械加工、粉末冶金、表面處理技術、熱處理、3D打印技術等相關材料科學技術。
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Ansys Lumerical提供納米光子仿真工具，讓用戶能在波長尺度上對光與幾何結構的相互作用進行建模，包括光學、電子和熱效應。 SPEOS和Lumerical可以共享各種應用的仿真信息，例如平視顯示器（HUD）、具有表面等離子體的系統、衍射光柵、發光結構、表面和體積散射、衍射光學元件等。CMOS傳感器攝像頭的新工作流程是這個不斷增加的應用列表中的新成員，結合SPEOS和Lumerical工具，Ansys為完整的光學系統提供了仿真解決方案。 在Ansys Lumerical FDTD（左）和Lumerical CHARGE（右）中建模的CMOS圖像傳感器 CMOS圖像傳感器攝像頭： Ansys Lumerical FDTD可用于為CMOS圖像傳感器等納米光子器件的光學屬性建模。可得到的關鍵屬性包括：吸收光子的光學效率，以及襯底中的電子-空穴對生成速率。與Ansys Lumerical CHARGE耦合后，設計師能夠探索其他導入屬性，例如量子效率和串擾，這兩者都需要仿真電氣行為。Ansys Lumerical的FDTD和CHARGE可用于解決眾多設計難題，例如：背照式傳感器、光學和電子串擾的影響、微透鏡偏移或斜入射角幾何結構的優化，以及將彩色濾光片整合到復雜傳感器幾何結構時的效果。 與Ansys SPEOS結合使用時，工程師可以仿真整個攝像頭系統，把CMOS圖像傳感器攝像頭設計提升到新的水平。這有助于用戶探索CMOS圖像傳感器微觀效應、宏觀透鏡和電子子系統之間的復雜相互作用。由于其能夠預測照明性能，SPEOS可幫助工程師為攝像頭記錄的最終成像構建準確視圖。
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但當器件達到納米級時，電子產生隧穿效應，使得電子不容易受控，這對器件來說是致命打擊。所以有專家稱，操縱電子的極限已經逐步來臨，不能再單純通過縮小器件尺寸、提升集成度來增強性能。 和電子不同，光子具備并行、高速的特性。光路在空中交叉傳輸又互不干擾，同時光計算具有天然的并行性，可以在一個時段內同時進行多路計算，且自身能耗非常低，以目前方興未艾的人工智能來看，通過光子可以瞬時的實現卷積運算。也就是說，從未來科技發展與應用來看，光計算是有望代替電計算，演化為下一代高性能計算處理器。 但一直以來，對于“光機電算”四大工程領域中，光的體量不及電之萬一。從C端應用來看，光學的實現主要局限在幾何光學的設計理論范疇與冷光學的工藝制造范疇，比如鏡片、成像等，精度停留在亞毫米和微米級的范疇；從B端應用來看，光通訊領域最快的見證了“光”代“電”的趨勢，硅光子技術正逐步的使得光與電在加速融合。從未來趨勢來看，我們相信，在不久的將來： 1. 基于其物理特性，光必然會從“傳輸”領域逐步向“感知”領域、向“思考”領域逐步進化 ； 2. 伴隨光進入計算的范疇，光學的理論實踐將從幾何光學向波動光學、甚至更深遠的粒子光學升級；光學的工藝制成將從一直以來的冷加工向革新的工藝升級； 3. 光學組件的成本在終端的比重會超過50%； 4. 正如集成電路的興起引領了消費電子的浪潮，光學的進化也將拉開“消費光子”的序幕。 回溯消費電子的發展歷程，“納米尺度”與“規模性低成本”是集成電路技術使得電子進入消費級的兩大特征。與之類似，“消費光子”序幕的真正拉開也必將伴隨這兩大特征的訴求。縱觀目前光學的發展現狀：以硅光子技術為旗艦的有源光學近年來發展迅猛；但反觀體量更大、與消費級更息息相關的無源光學卻依然停留在傳統的“冷光學”體系 –元件尺寸、精度受工藝限制，導致應用局限。
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【摘要】 使用形狀記憶光子晶體制備的響應材料在可重寫光子器件、安全特征和光學涂層中具有潛在的應用。最近， 英屬哥倫比亞大學 Mark J. MacLachlan 教授 團隊 通過將 手性向列纖維素納米晶體 (CNC) 嵌入聚丙烯酸酯基質中，形狀記憶光子晶體熱塑性塑料 (CNC-SMP) 可以可逆地捕獲不同的顏色狀態。 在該系統中，溫度用于對形狀記憶響應進行編程，而壓力用于壓縮 CNC 手性向列組織的螺距。通過增加施加的力（≈140-230 N），結構顏色可以從紅色調整為藍色。然后，根據需要，CNC-SMP 可以通過將其加熱到玻璃化轉變溫度以上來恢復到其原始狀態。該循環可以執行 15 次以 上，而不會損失任何形狀記憶行為或樣品的機械退化。此外，通過使用帶圖案的基板按壓樣品，可以將多色讀數編程到手性向列型 CNC-SMP 中，而 CNC-SMP 的玻璃化轉變溫度可以通過改變使用的單體組成在 90 °C 范圍內進行調整制備聚丙烯酸酯基質。 相關論文以題 為 Shape-Memory Photonic Thermoplastics from Cellulose Nanocrystals 發表在《 A dvanced Functional Materials 》上。 【主圖導讀】 圖1 手性向列 CNC-SMP 的順序編程和恢復的示意圖。
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納米光子的最新內容

而表面等離子體光子學納米技術，在微觀尺度（百萬分之一米）的光子學領域和納米尺度（十億分之一米）的電子領域之間架起了橋梁。 隨著研究人員能夠使用石墨烯等新型超材料，表面等離子體光子學的未來前景一片光明。一旦企業能夠生產出穩健、可靠且價格合理的等離子體器件，表面等離子體光子學納米技術將成為為新一代10GHz+集成電路板提供必要協同作用的關鍵。
時間：5月21日， 14:00-15:00 合作伙伴：上海莎益博 地點：線上 費用：免費 點擊了解詳情 5月22日 | 仿真助力AR/VR光學設計研發 簡介：面向 AR/VR 近眼顯示行業，聚焦光波導、輕薄化、光學效率、雜散光、環境穩定性等核心痛點，分享從納米級光子設計到系統級光學驗證、光機熱多物理場耦合的全流程仿真方法，結合案例講解如何縮短研發周期、降低樣機成本
而表面等離子體光子學納米技術，在微觀尺度（百萬分之一米）的光子學領域和納米尺度（十億分之一米）的電子領域之間架起了橋梁。 隨著研究人員能夠使用石墨烯等新型超材料，表面等離子體光子學的未來前景一片光明。一旦企業能夠生產出穩健、可靠且價格合理的等離子體器件，表面等離子體光子學納米技術將成為為新一代10GHz+集成電路板提供必要協同作用的關鍵。
適合人群：電機設計工程師、電力電子工程師、PCB設計工程師 NO.4 Ansys Lumerical & Zemax & Speos 2026 R1新功能 核心價值：納米光子學、超透鏡、衍射光學仿真；光通信、半導體及高科技領域的仿真驅動工藝決策。
與傳統的光提取增強技術（如納米結構陣列、光子晶體等）相比，本研究提出的層厚度優化策略具有明顯優勢。首先，該方法基于平面結構，無需復雜的納米加工工藝，成本更低且易于規模化生產；其次，平面結構的器件穩定性更高，避免了納米結構可能帶來的界面缺陷和可靠性問題。 4.2近紅外PeLED的應用場景展望 近紅外PeLED在諸多領域展現出廣闊的應用前景。
而隨著對高性能、多功能的納米光子學器件需求的日益增長，更高效、具有更高設計自由度的逆向設計方法得到了快速發展。 本次研討會我們將介紹基于Lumerical常見的逆向設計方法：粒子群優化（PSO）算法&直接二進制搜索（DBS）算法。分別介紹兩種算法的原理、差異及適用場景，并在Lumerical中對兩個典型器件進行仿真案例實操，助力您快速掌握從算法選型到結果驗證的全流程。
FDE solver分析窗口各項設置詳細介紹 7.1 模式有效折射率掃描案例實操 8.varFDTD solver各項設置詳細介紹 8.1 非對稱定向耦合器案例實操 9.EME solver分析窗口各項設置詳細介紹 9.1 線性錐形波導案例實操 10.案例實操 10.1 Silicon-on-insulator上任意分束比的超寬帶片上功率分束器 10.2 基于一維光子晶體納米孔陣列的多波段全硅
雖然對納米光子系統的理解不斷深入，但由于缺乏可擴展性，只有少數提出的設計在工業被上接受。在本應用中，一種定制的無序排列的高折射率介質亞微米量級的二氧化鈦(TiO2)圓盤作為標準異質結硅太陽能電池的抗反射惠更斯超表面在試驗中進行開發。無序陣列使用基于膠體自組裝的可伸縮自下而上的技術制造，該技術幾乎不考慮設備的材料或表面形態。
光柵表面鍍膜分析 □ 3D表面具有減反結構的光柵分析 □ 光柵單元陣列及透鏡陣列的建模與分析 7.光柵概述 □ 2D和3D光柵,亞波長光柵,及二元光學元件 □ 標量衍射和傅里葉變換 □ 矢量衍射和傅里葉模態法 □ 納米光學元件的應用：抗反射、偏振控制、成像、傳感等 8.微納光學元件制作 □ 多階器件加工 □ 連續器件加工 □ 傳統套刻法 □ 激光直寫法 □ 納米光子器件制作概述
Lumerical是模擬納米光子器件、工藝和材料的選擇，利用強大的算法在波長尺度上解決復雜的電磁問題，軟件提供了一個集成的設計環境，具有腳本功能，先進的后處理和優化功能。此外，通過與Speos和OpticStudio的數據交換接口，Lumerical實現了從亞波長到宏觀尺度的完整集成光學解決方案。