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中美研究人员设计出新型硅基光子芯片

中国南京大学和美国加州理工学院研究人员11月25日在英国《自然·材料》杂志网络版上发表论文称,他们设计出一种新型硅基光子芯片,初步实现了光的单向无反射传输,拓展了光子晶体及传统超构材料的研究领域,为经典光系统中探索和发展具有量子特性的新型光子器件提供了新的研究思路。 通过光子而非电子携带信息的光通信技术目前应用已很广泛,其优点是通信容量大、数据损耗低、保密性好。然而电子计算机领域仍依赖于电子芯片,这在很大程度上限制了光通信的进一步发展,同时电子器件的量子尺寸限制和功耗问题也成为计算和通信领域持续发展的瓶颈。 科学界希望光子能成为新的信息载体,希望光子芯片成为未来超高速通信和运算的主要信息处理器件。光子芯片的使用可大大提高网络数据传输和运算速度,对单位和家庭网络及手机无线网络都将产生革命性影响。不过,制备光子芯片也面临重要难题——如何实现非对称光信号的传输。非对称传输的器件在电子和微波领域已得到广泛应用,如电子二极......阅读全文

太赫兹科学技术的新发展(四)

五、太赫兹波段信号的检测在THz波段的开发和利用中,信号的检测具有举足轻重的重要意义。因为,一方面,与较短波长相比,THz波段光子能量低,背景噪声常常占据显著的地位;另一方面,为了充分发挥THz系统的作用(例如,发现更微弱的目标、在更远的距离上通讯等等),不断提高接收的灵敏度也是必然的追求。在不同的

为何“多光子纠缠和干涉度量学”获国家自然科学一等奖?

  近日,潘建伟院士带领的中国科学技术大学团队的“多光子纠缠和干涉度量学”获得了2015年度国家自然科学一等奖,是中国自然科学 领域的最高奖项。该团队也打破了国家自然科学一等奖历史上最年轻团队的记录。五位完成人按获奖顺序依次为潘建伟院士、彭承志教授、陈宇翱教授、陆朝阳教 授、陈增兵教授。其中潘建

超分辨率显微镜实现自由运动神经环路高分辨成像

  提到在体小动物神经成像,人们自然会联想到钙离子荧光探针局部注射或遗传钙指示剂(如Gcamp家族)结合双/三光子显微镜的经典在体成像组合。  随着基因改造技术的突飞猛进,通过病毒转染和转基因技术,在神经元内源性表达“基因编码类钙指示剂(genetically encoded calcium ind

诺贝尔化学奖得主亲述STED显微镜研发那些事

整个20世纪,科学家始终认为光学显微镜的分辨率不可能超过200纳米。也就是说,只要两点之间的距离小于200纳米,用光学显微镜便无法分辨清楚。但随着21世纪的到来,有关研究揭示,这个分辨率极限其实是可以跨越并解决的。撰文 | Stefan Hell 德国物理学家、马克斯·普朗克生物物理化学研究所所长,

组织的光学特性及其成像基础(二)

8.组织的吸收特性 组织的吸收是各个分子成分共同作用的结果。当光子的能量与分子的能级间隔匹配时,分子吸收光子。在短波长区(光子能量大),这些跃迁是电子跃迁。紫外区的重要吸收体包括DNA,芳香族氨基酸(色氨酸、酪氨酸),蛋白质,黑色素和卟啉(包括血红蛋白、肌红蛋白维生素B12以及细胞色素c)。 光穿透

微波光子雷达及关键技术(一)

摘要雷达是人类进行全天候目标探测与识别的主要手段,多功能、高精度、实时探测一直是雷达研究者追求的目标。这些特性实现的基础都是对宽带微波信号的高速操控,但受限于“电子瓶颈”,宽带信号的产生、控制和处理在传统电子学中极为复杂甚至无法完成。光子技术与生俱来的大带宽、低传输损耗、抗电磁干扰等特性,使其成为突

双光子荧光显微镜的技术特点和使用技巧

  双光子荧光显微镜是结合了激光扫描共聚焦显微镜和双光子激发技术的一种新技术。   双光子激发的基本原理是:在高光子密度的情况下,荧光分子可以同时吸收 2 个长波长的光子,在经过一个很短的所谓激发态寿命的时间后,发射出一个波长较短的光子;其效果和使用一个波长为长波长一半的光子去激发

双光子显微镜简介

双光子荧光显微镜是结合了激光扫描共聚焦显微镜和双光子激发技术的一种新技术。双光子激发的基本原理是:在高光子密度的情况下,荧光分子可以同时吸收 2 个长波长的光子,在经过一个很短的所谓激发态寿命的时间后,发射出一个波长较短的光子;其效果和使用一个波长为长波长一半的光子去激发荧光分子是相同的。双光子

浙江大学发表7篇CNS,在材料,生命科学等领域取进展

  截止2019年10月10日,浙江大学在Cell,Nature及Science上发表了7篇重要研究成果,iNature系统总结了这些成果:  【1】高熵合金是一类材料,其中包含五个或更多近似等原子比例的元素。它们非常规的成分和化学结构有望实现前所未有的机械性能组合。这类合金的合理设计取决于对几乎无

双光子荧光显微镜的技术特点和使用技巧

  双光子荧光显微镜是结合了激光扫描共聚焦显微镜和双光子激发技术的一种新技术。  双光子激发的基本原理是:在高光子密度的情况下,荧光分子可以同时吸收 2 个长波长的光子,在经过一个很短的所谓激发态寿命的时间后,发射出一个波长较短的光子;其效果和使用一个波长为长波长一半的光子去激发荧光分子是相同的。双

双光子荧光显微镜的技术特点和使用技巧

双光子激发的基本原理是:在高光子密度的情况下,荧光分子可以同时吸收 2 个长波长的光子,在经过一个很短的所谓激发态寿命的时间后,发射出一个波长较短的光子;其效果和使用一个波长为长波长一半的光子去激发荧光分子是相同的。双光子激发需要很高的光子密度,为了不损伤细胞,双光子显微镜使用高能量锁模脉冲激光器。

当光撞上光会发生什么?

   还记得《哈利波特与火焰杯》里哈利和伏地魔的对决吗?他们各自掏出魔杖,同步念出咒语,接着,魔杖射出的光对撞,曾死于伏地魔魔杖下的灵魂们一一闪现。  虽然这只是魔幻世界里的想象,但在现实世界里,科学家也很好奇当两束光子对撞后会发生什么。  在近日举行的香山科学会议第631次学术讨论会上,科学家提出

科学家希望造对撞机研究光撞上光会发生什么

还记得《哈利波特与火焰杯》里哈利和伏地魔的对决吗?他们各自掏出魔杖,同步念出咒语,接着,魔杖射出的光对撞,曾死于伏地魔魔杖下的灵魂们一一闪现。 虽然这只是魔幻世界里的想象,但在现实世界里,科学家也很好奇当两束光子对撞后会发生什么。 在近日举行的香山科学会议第631次学术讨论会上,科学家

微波光子雷达及关键技术(二)

美国休斯飞机公司电光混合真延时模块示意Fig. 2 Hybrid electronic and optical true time delay module of Hughes Aircraft进入21世纪后,随着光纤通信的蓬勃发展,光子技术越来越成熟,光电转换效率不断提升,微波光子技术也得到了飞速

中国科学家发明新型单光子相机,实现45公里远距离成像

  透过雾霾看清 45 公里外的一栋楼,这不是“神话”,而是一位 85 后科学家已经实现的成果。  中国科学技术大学教授徐飞虎告诉 DeepTech,其所在研究团队近日发表一篇题为《45 公里单光子计算三维成像》(Single-photon computational 3D imaging at 4

光纤光栅在微波光子滤波器中的应用

光纤光栅具有体积小、质量轻、波长选择性好、不受非线性效应影响、偏振不敏感、带宽范围大、附加损耗小、器件微型化、耦合性能好,可与其他光纤器件融成一体等特性;而且光纤光栅制作工艺比较成熟,易于形成规模生产,成本低,具有很好的实用性,其优越性是其他许多器件无法替代的。这使得光纤光栅以及基于光纤光栅的器件成

光子人工智能芯片助“中国芯”换道超车

   算力是传统电子人工智能芯片的1000倍,但功耗只有其百分之一,低延迟还抗电磁干扰,由清华、北大、北交大等高校博士生创业研发的光子人工智能芯片,在技术上实现不少突破,未来可广泛应用于手机、自动驾驶、智能机器人、无人机等领域。近日,该光子人工智能芯片项目落户顺义,将这项新技术推向了台前。  “芯片

(双光子、共聚焦)荧光显微镜和普通显微镜的区别

  最近试着做了一些小鼠的冰冻切片,接下来要使用荧光显微镜看自己打的病毒是否在自己想要的脑区。荧光显微镜的一些基本原理需要简单学习一下,也在此分享一下。  荧光显微镜是利用紫外线为光源,用以照射被检验的物体,使该物体发出光源,然后在显微镜下进行对物体的观察。主要是用于免疫荧光细胞,主要是由光源、滤板

光子如雪也能崩塌

  寂静的雪山,随着一声“咔嚓”的轻响,雪层断裂,“白色妖魔”呼啸而下,巨大的力量能将将所过之处扫荡殆尽,自然界的雪崩危害巨大,能摧毁森林、威胁人类。实际上,雪崩并非雪花专有,光子也能发生雪崩,同样的能量喷涌,带来的却是革命性的应用。 近日,研究人员开发出了第一个证明“光子雪

Nature Photonics:双等离子体量子干涉

  量子理论中光子与表面等离子体之间的密切相似关系,已经吸引很多科学家进行实验测试。迄今为止的实验已经证实,表面等离子体确实表现出许多熟悉的量子现象,证明了在用非经典光激发表面等离子体波时,会保持单光子统计和纠缠特性。 其他研究报告说,可以制备等离子体场的叠加和压缩状态。  双光子量子干涉(TPQI

理化所光子晶体电浸润性研究取得新进展

  光子晶体特有的周期性排列结构产生的独特光学调控性能使之在传感、催化、检测等光学器件方面具有重要应用。而光子晶体表面的特殊浸润性设计会赋予材料更多优异性能及新应用,比如可有效加速光子晶体的传感及检测、可实现具有超强防污的光子晶体光学器件等,因此光子晶体超浸润性研究得到了广泛关注。  在国家自然科学

太赫兹科学技术的新发展(五)

下面举出光子晶体在THz科技中应用的实例。(1)THz波在光子晶体中的传播,德国半导体研究所(Instituts fürHalbleitertechnik)研究了THz波在光子晶体中的传播,结果表明:THz波在硅二维光子晶体中能很好的传播,理论和实验相符。(2)德国Freiburg大学Sherwin

纠缠光子拍出“薛定谔猫”悖论照片

由未通过拍摄目标的光子拍摄的镂空猫图案。   最近,奥地利物理学家设计出一种新奇方法,无需光与拍摄目标相互作用,利用量子效应也能拍出照片。这听起来似乎颠覆了传统物理的成像原理,他们用一个镂空的猫图案进行了实验,虽不是一张同时“要死要活”的猫照片,却是粒子能同时处于两种状态的证明。相关论文发表在8月2

动态光散射中光子相关谱测量系统的空间相干性问题

提要:利用光干涉的简化模型讨论了动态光散射中光子相关谱测量系统的空间相干性要求的物理本质。利用相干面积概念对光子相关谱测量系统空间相干性判据的几种常见表述进行了规范。提出了一种具有普遍意义的简明判据。 关键词:光子相关谱;动态光散射;空间相干性;相干面积;信噪比On the Spatial Coh

基于微波光子技术的构架和路线探讨 (四)

(4) 简化系统复杂度的优势明显。 在使用微波光子进行频率变换时,光载波频率极高,可实现高频微波信号到基带信号的低变频损耗的单次下变频,同时仍可保持较高的镜频干扰抑制,从而有效地避免了多级频率变换带来的损耗和复杂度提升。此外,该技术可以和光波分复用技术相结合,实现一次性将多端口的射频信号与

聚合物光子晶体制备和应用研究取得系列进展

  在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下, 化学研究所有机固体实验室和新材料实验室的科研人员致力于聚合物胶体光子晶体的制备、性质调控和应用研究,取得了系列进展,并应美国化学会期刊 Acc. Chem. Res. (2011, 44, 405-415) 和英国皇家化学会期刊J. M

新量子技术中光源的突破

  上图描绘了单光子炮。一个量子点(黄色符号表示)在某一时间发射一个光子(红色波组表示)。  电子电路是基于电子,但是未来量子电路中最具有前景的一个技术是光子电路,即电路是基于光子而非电子。首先,能创造一束单光子流并控制其方向是很有必要的。全世界的研究人员已经做了各种努力去实现控制,但是目

微波光子雷达及关键技术(三)

图7、PHODIR 与商用SEAEAGLE 成像对比Fig. 7 Imaging result comparison between the PHODIR and SEAEAGLE(a)目标的图像;(b)S 波段探测到的一维距离像;(c)X 波段探测到的一维距离像;(d)利用上述融合算法合成

光合作用有效光辐射测试原理——PAR, PPF, PPFD(一)

光合作用有效光辐射测试原理--PAR, PPF, PPFD阳光对植物来说是必不可少的,因为植物需要依赖阳光来进行光合作用,我们都知道阳光是一个连续光谱的光源,植物的光合作用主要是在可见光谱范围内进行的。随着科技的进步,人们逐渐根据自然光的连续光谱特性,生产出相应的标准光源。根据植物的生长特性,人们逐

辐射伤害知多少?

我们生活的世界里有着各种各样的辐射:从穿越星系而来的宇宙射线、核电站的核燃料到家里的花岗岩地板砖,从医院的X光机到阳光里的紫外线,从手机、微波炉、高压线到电视台广播台的信号塔,辐射无所不在,到处都是可能成为人们畏惧辐射的对象。有些人对“辐射”非常恐惧,你甚至可以买到专门用来屏蔽无线电波的“防辐射孕妇