5月23日,中國光學(xué)學(xué)會(huì)公布2021年度中國光學(xué)學(xué)會(huì)郭光燦光學(xué)優(yōu)秀博士學(xué)位論文評選結(jié)果,哈工大(深圳)電子與信息工程學(xué)院2016級博士研究生黃燦的學(xué)位論文《鈣鈦礦基微納激光器及其調(diào)控研究》入選其中。
▲集成氮化硅微納激光。
據(jù)了解,郭光燦光學(xué)優(yōu)秀博士學(xué)位論文由中國光學(xué)學(xué)會(huì)組織評選,面向全國光學(xué)、光學(xué)工程等學(xué)科領(lǐng)域的博士學(xué)位論文展開評選,旨在以獎(jiǎng)促優(yōu),推動(dòng)我國光學(xué)與光學(xué)工程學(xué)科發(fā)展。經(jīng)聯(lián)名推薦、通信評議、復(fù)評審定,2021年共評選出5篇優(yōu)秀論文和10篇提名優(yōu)秀論文。
黃燦本科畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué),2016年進(jìn)入哈爾濱工業(yè)大學(xué)(深圳)電子與信息工程學(xué)院攻讀博士學(xué)位,導(dǎo)師為宋清海教授。他的學(xué)位論文《鈣鈦礦基微納激光器及其調(diào)控研究》從微納尺度光與物質(zhì)的相互作用出發(fā),圍繞光學(xué)微納諧振腔的構(gòu)建及模場調(diào)控進(jìn)行了深入研究,包括微納激光器陣列構(gòu)建、微納光器件的動(dòng)態(tài)光調(diào)控,以及光與半導(dǎo)體間的非線性作用等內(nèi)容。論文創(chuàng)新性地提出了光與微納光腔相互作用的新機(jī)制并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,極大地拓展了微納諧振光腔在集成光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。
▲半導(dǎo)體非線性響應(yīng)新現(xiàn)象。
據(jù)了解,論文的創(chuàng)新工作主要包括三個(gè)方面。一是微納激光器陣列構(gòu)建新方法。論文提出了一種由基底形貌調(diào)控光學(xué)微腔和表面等離子體納腔諧振模式的新方法,通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化和設(shè)計(jì)獲得了激光模式和出射方向精確可控的微納激光器陣列,此類微納激光器充分利用了成熟的半導(dǎo)體微納加工工藝,可以在精確控制腔體的大小、形貌、位置等關(guān)鍵參數(shù)的同時(shí)有效保持單晶材料的高增益,為片上功能性的集成光源提供了新的設(shè)計(jì)思路。二是微納光子器件的動(dòng)態(tài)調(diào)控新現(xiàn)象。論文研究了半導(dǎo)體材料的非線性光學(xué)響應(yīng),在發(fā)現(xiàn)激子效應(yīng)對非線性過程的顯著增強(qiáng)的同時(shí),發(fā)現(xiàn)在脈沖作用下激子增強(qiáng)的非線性響應(yīng)藍(lán)移的新現(xiàn)象,通過理論建模解釋了激光脈沖對于量子限域效應(yīng)和電介質(zhì)限域的影響,深化了對半導(dǎo)體激子效應(yīng)非線性光響應(yīng)的理解。同時(shí)論文提出將微納激光與半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)色結(jié)合,通過設(shè)計(jì)微納激光波長與結(jié)構(gòu)色波長的差異,利用混色原理實(shí)現(xiàn)了快速動(dòng)態(tài)可控的顏色調(diào)控,有助于下一代顯示技術(shù)和信息加密技術(shù)的開發(fā)。三是基于微納諧振腔的全光開關(guān)新機(jī)制。論文提出基于片上平板光子晶體中光學(xué)BIC的新型超快光開關(guān)機(jī)制,開關(guān)時(shí)間短至1.5皮秒,能耗相對同類器件下降3個(gè)數(shù)量級,這項(xiàng)工作表明開關(guān)時(shí)間可以獨(dú)立于共振壽命,進(jìn)一步利用光學(xué)BICs的超高Q因子可以大大降低激光閾值,并打破了超低能耗與超快響應(yīng)之間的權(quán)衡,該開關(guān)機(jī)制可推廣到其他有源半導(dǎo)體二維平板光子晶體和其他波段,為低能耗高速度全光開關(guān)研究提供了新的思路。
▲基于BIC機(jī)制的超快全光開關(guān)。
除此之外,黃燦在攻讀博士學(xué)位期間以第一/共同第一作者身份在Science、Acsnano、Laser&PhotonicReviews、NanoEnergy等雜志發(fā)表SCI論文6篇,合作發(fā)表SCI論文15篇。以第一作者成果入選“ESI高被引與熱被引論文”1篇,同時(shí)入選美國光學(xué)學(xué)會(huì)評選的Opticsin2020以及“2020中國百篇最具國際影響學(xué)術(shù)論文”。