【直播】【光子学公开课】香港城市大学郑建成教授：光波导模式控制

为了满足未来社会对带宽的需求，近年提出了基于多芯光纤与少模光纤的空分复用技术，期望能大幅提高单模光纤的传输容量，其中利用少模光纤的不同模式传送不同信号的技术称为模分复用技术。与空间光学与光纤光学相比，波导光学具有集成度高、材料丰富、设计多样化、制作工艺灵活等优点，是研制模式控制器件的理想平台，可以为模分复用技术提供各种不同的模式控制器件支撑。

那么，控制光波导模式的基本结构与机理有哪些？定向耦合器、长周期光栅、波导分支，马赫曾德干涉仪等结构又分别具有什么性能？三维波导器件与嵌入石墨烯的波导器件等实际应用情况如何？

直播信息

报告题目

光波导模式控制

报告人（单位）

郑建成 教授（香港城市大学）

报告时间

2021年12月28日 19:00

主办方

中国光学学会

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报告人介绍

郑建成(Kin Seng Chiang)分别于1982年与1986年获澳洲新南威尔士大学授予电机工程学学士学位与博士学位；1986-1993年在澳洲联邦科学及工业研究组织(CSIRO)应用物理部门暨国家计量局任研究员/高级研究员；1987-1988年获得日本政府外国专家研究奖资助，在日本电子综合研究所任访问学者；1992-1993年兼任澳洲光子学合作研究中心科研组长；1993年加入香港城市大学电机工程学系，現职讲座教授并兼任香港城市大学光纤传感与通信技术研究中心主任。郑教授从事光纤与光波导技术研究四十年，在国际学术期刊已发表论文300多篇。研究成果包括现已被广泛使用的测量渐变型薄膜波导折射率分布的方法、光纤与光波导理论与分析、各种光纤与光波导器件与传感器等。近年主要专注于研究各种模式控制器件，提出了多款新颖的三维波导器件与嵌入石墨烯的波导器件。郑教授是Optica Fellow(2002年起)，曾担任国际期刊Journal of Lightwave Technology副编辑(2009-2014年)，现为国际期刊Light: Science & Applications编辑。郑教授于2000年获香港裘槎基金会颁“杰出研究者”奖，2005年获王宽诚教育基金学术讲座基金，2007年获中国教育部委任为电子科技大学“长江讲座教授”，2010年入选国家高层次人才计划，2018年获颁香港城市大学“杰出研究奖”。

报告摘要

目前的宽带光通信技术是基于单模光纤的波分复用技术。为了满足未来社会对带宽的需求，近年提出了基于多芯光纤与少模光纤的空分复用技术，期望能大幅提高单模光纤的传输容量，其中利用少模光纤的不同模式传送不同信号的技术称为模分复用技术。模分复用技术的构建需要各种不同的模式控制器件支撑，例如模分复用器、模式转换器、滤模器、模式切换器等。与空间光学与光纤光学相比，波导光学具有集成度高、材料丰富、设计多样化、制作工艺灵活等优点，是研制模式控制器件的理想平台。本报告以光波导的模式理论作为出发点，讨论一些控制光波导模式的基本结构与机理，其中包括定向耦合器、长周期光栅、波导分支，马赫曾德干涉仪等结构，同时给出实际器件作为例子，包括一些三维波导器件与嵌入石墨烯的波导器件。

课程介绍

2021年12月28日，光子学公开课正式推出“光纤与光波导”专题系列课程。

伴随着理论体系的完善和制备工艺的成熟，光波导已经成为近代光电子高新技术领域的重要分支，在传感、传能，通信等领域都获得了广泛的应用。光波导有两大类：一类是集成光波导，它们通常都是光电集成器件（或系统）中的一部分；另一类是圆柱形光波导，通常称为光纤。集成光波导方面，此前人们的研究重点一般聚焦在超构表面对自由空间光场的调控和应用。而近年来已陆续涌现出将超构表面等亚波长结构集成在各类光波导平台上，研发用于光信息处理、生化探测、传感、人工智能等应用的新型光电子器件。光纤方面也有越来越多的新型特殊结构受到学术界和工业界的关注，例如面向下一代超大容量传输的空分复用光纤、超低非线性超低时延的空芯反谐振光纤、高双折射光子晶体光纤、多材料光纤等等。如何继往开来，基于现有的原理和工艺，实现0到1的变革突破，是下一代光波导创新技术需要思考的关键问题。

为此，光子学公开课组织“光纤与光波导”专题，邀请本领域领军科学家和一线学者，分七次课重点讲授光波导的基础理论、关键技术和前沿进展。在梳理光波导知识点的基础上，与专业技术人员和感兴趣的同学们交流探讨，促进光波导学科的进一步发展。

首先，本专题第一课将在12月28日晚上19:00开讲，由香港城市大学郑建成教授总体介绍光波导的模式理论、基本结构与机理、关键器件等；接下来由北京交通大学裴丽教授讲授特种光纤及其在光器件中的重要应用；以及暨南大学丁伟教授主讲近年来给光纤带来变革性发展的空芯光纤技术。随后新加坡南洋理工大学的魏磊教授将讲授多材料光纤的基本概念、典型材料和结构、以及在各个领域中的应用；上海交通大学的杜江兵教授以及哈尔滨工业大学（深圳）的徐科教授将合作讲授面向光纤、波导、器件、系统的光子设计自动化技术；最后，凌云光技术资深专家金朝勇经理将主讲光纤特殊加工及器件制作；暨南大学的涂佳静副教授将针对下一代超大容量光通信需求讲授空分复用光纤技术的研究进展、设计方法以及未来发展方向。

背景介绍

     光子学公开课由国内光学与光子学领域知名高校和研究机构发起，是面向有志于从事相关领域科学探索与技术应用的学生和从业人员推出的公益性在线公开课程，内容涵盖了光学工程学科研究、领域应用和光电专业教育教学的重要热点问题，主讲嘉宾均为国内外光学工程领域具有丰富教学及研究经验的专家学者。该课程旨在凝聚集体智慧，在新的形势下提升我国人才（特别是研究生）的培养质量，为前沿交叉创新和服务国家重大需求贡献力量。

光子学公开课技术委员会

主任

龚旗煌院士 北京大学

副主任

张新亮 华中科技大学  陆延青 南京大学  

仇旻 西湖大学

委员

徐雷 复旦大学  孙洪波 清华大学  袁小聪 深圳大学 

 戴道锌 浙江大学 卢革宇 吉林大学  

刘伟伟 南开大学  何军 武汉大学  

胡明列 天津大学 张兆田 国家基金委 

刘永 电子科技大学  闫连山 西南交通大学

秦玉文 广东工业大学  付跃刚 长春理工大学  

郭国平 中国科技大学 陈钱 南京理工大学  

徐坤 北京邮电大学  何祖源 上海交通大学

王涌天 北京理工大学  徐立军 北京航空航天大学

秘书组成员

秘书组负责人：唐明 华中科技大学

李涛 南京大学  张紫阳 西湖大学  陈宏伟 清华大学  

马仁敏 北京大学  时尧成 浙江大学  

黄玲玲 北京理工大学  吴晓君 北京航空航天大学 

王健 华中科技大学  张诚 华中科技大学  

胡玥 华中科技大学  陶光明 华中科技大学  

桂丽丽 北京邮电大学  秦培武 清华伯克利深圳学院

（排名不分先后）

主办单位：中国光学学会

承办单位：华中科技大学  中国科学院上海光学精密机械研究所

协办单位：《Frontiers of Optoelectronics》编辑部  中国激光杂志社  蔻享学术平台

光子学公开课专题直播&回放链接：

https://www.koushare.com/video/photonics

扩展阅读

 

4. 诺奖得主Wilczek科普专栏

5. 天文王善钦专栏

编辑：苏苗苗

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