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[IEEE 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 中国黄山 (2019.8.5-2019.8.8)] 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 相变材料实现的非易失性硅光子器件
摘要： 我们回顾了近期在硅-Ge2Sb2Te5混合光子器件研究方面取得的进展。利用微米级GST材料可实现20分贝的光学传输调节。GST固有的"自保持"特性使其在低功耗应用领域颇具吸引力。
关键词： 硅光子学、光存储器、微环谐振器、光开关
更新于2025-09-16 10:30:52
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基于二氧化硅波导和光子晶体波片的4×4硅光开关偏振分集电路
摘要： 我们提出了一种用于硅波导器件的紧凑型偏振分集电路。该电路由二氧化硅波导和光子晶体波片组成，能将具有不同偏振态的输入光转换为两路具有相同偏振态的输出光信号。将此类电路分别设置在两个硅光开关的前后端，可显著抑制开关中的偏振相关性。我们为4×4硅光开关制作了偏振分集电路，实现了偏振不敏感的4×4光开关。其偏振相关损耗降至1.1分贝，偏振相关串扰低于-17分贝。
关键词： 硅光子学、偏振分集电路、光开关
更新于2025-09-16 10:30:52
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基于光控动态键的可重构表面
摘要： 光控表面因其潜在的应用于光刻、光图案化、生物界面和微流控技术而日益受到关注。光能在不直接接触的情况下，为控制此类表面功能提供高时空分辨率。然而，传统光控表面只能在两种状态（开和关）之间切换。开发能在多种状态间切换的光控可重构表面极具价值，因为这些表面能适应快速环境变化或不同应用需求。本文综述了光控可重构表面的最新进展，重点介绍了基于光控可逆反应（包括硫醇-醌甲基化物、二硫键交换、硫醇-二硫键相互转化、二硒键交换以及钌配合物的光取代反应）的可重构表面。作为展望，还总结了其他可用于构建可重构表面的光控动态键，并讨论了该领域现存的挑战。
关键词： 可重构表面、光开关、光化学、动态键、光响应性
更新于2025-09-12 10:27:22
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含偶氮苯的纠缠聚合物具有光诱导可逆固-液转变特性，可用于可修复和可再加工的光驱动器
摘要： 基于液晶弹性体或网络的光驱动器是能产生光诱导运动的智能材料。但其交联网络结构导致修复和再加工困难。本研究采用非交联的高分子量偶氮苯聚合物（偶氮聚合物）缠结体系，制备出可修复、可再加工的光驱动器。通过合成一系列不同分子量的线性液晶偶氮聚合物发现：低分子量偶氮聚合物（5-53 kg mol?1）因缺乏聚合物链缠结而质地坚硬易碎，无法形成独立光驱动器；相比之下，高分子量偶氮聚合物（80-100 kg mol?1）凭借链缠结特性具有良好的加工性，可制备出柔韧可拉伸的驱动器。该光驱动器通过辐照侧偶氮聚合物的光致反式-顺式异构化实现光诱导弯曲。实验不仅证实了光诱导相变或序参数变化，更揭示了偶氮聚合物的光致固-液转变机制及其引发的形变与力学响应。因此，光致固-液转变成为光驱动器设计的新原理。此外，该光驱动器可通过溶液处理或光照实现修复与再加工。这种可修复性和可再加工性不仅延长了器件寿命，对材料循环利用至关重要，更为智能材料的制备提供了新策略。
关键词： 偶氮苯、执行器、光开关、聚合物、自修复
更新于2025-09-12 10:27:22
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噻吩基偶氮苯——一种由孤对电子???π相互作用控制的替代性光异构化材料
摘要： 偶氮杂芳烃光开关因其独特性质备受关注。本文研究了硫基偶氮杂芳烃衍生物——噻吩基偶氮苯（TphAB）的稳态光致变色特性与超快光异构化机制。该材料展现出优异的抗疲劳性与光异构化效率，其(E)-与(Z)-异构体吸收带分离良好，可实现高选择性光转化。TphAB的(Z)-异构体呈现特殊正交几何构型，噻吩环平面与苯环平面完全垂直，这种构型由硫原子与苯环间罕见的孤对电子???π相互作用稳定维持。其光异构化过程发生在亚皮秒至皮秒时间尺度，受该孤对电子???π相互作用主导，因此正交几何构型的形成与破坏需要沿反演反应坐标（CNN与NNC键角）产生显著位移。本研究证实TphAB是一种性能优异的光开关，其多功能特性拓展了偶氮苯衍生物的应用前景。
关键词： 光致变色、时间分辨光谱、苯硫基偶氮苯、异构化机理、光开关
更新于2025-09-11 14:15:04
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激光烧蚀石墨和还原氧化石墨烯的飞秒瞬态吸收光谱研究及其光学开关行为
摘要： 碳基材料因其新颖特性被视为光学器件的潜力候选材料。本研究通过激光烧蚀石墨，并采用XRD和拉曼光谱等分析方法评估其结晶特性。XRD结果显示激光烧蚀后强度降低但峰位未变，这归因于石墨具有极强的硬度和稳定性。扫描电子显微镜(SEM)观察到的结构特征表明烧蚀后形成层叠结构。通过改进Hummers法制备氧化石墨烯，并采用热还原法获得还原氧化石墨烯(rGO)。紫外-可见光谱证实石墨和rGO分别在274 nm和267 nm处出现特征峰。为研究石墨与rGO的载流子弛豫动力学，采用超快可见光泵浦/近红外探测飞秒瞬态吸收光谱技术，发现即使在激光烧蚀损伤后，载流子弛豫过程仍发生在260-309飞秒区间，这为高重复频率激光条件下的光学开关应用提供了重要依据。
关键词： 光开关、石墨、石墨烯、激光烧蚀、瞬态吸收光谱、超快光谱
更新于2025-09-11 14:15:04
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石墨烯手册 || 石墨烯等离子体：开关应用
摘要： 本章重点研究工作于红外至太赫兹频段、基于石墨烯等离子体的光学开关器件。近年来，由于具有强光-物质相互作用和纳米级尺寸特性，石墨烯等离子体备受关注——它们通过提供电磁场调控方案，在光学科学与工程多个领域发挥着重要作用。另一个近年备受瞩目的研究方向是石墨烯等离子体超表面，这种由石墨烯层堆叠构成的材料展现出卓越的电学与光学特性，引发了包括我们团队在内的全球众多研究小组的兴趣。但我们特别关注的是多层结构（如奥托构型）中电磁波与石墨烯表面模的相互作用及其潜在开关应用。本章基于理论模型与数值模拟证明：通过设计调控石墨烯的光电特性（如化学势、温度、散射率）及入射光束参数（如光束宽度），基于石墨烯的结构不仅能作为优良的红外光学开关平台，亦可应用于太赫兹波段开关器件。
关键词： 奥托构型、石墨烯等离子体激元、石墨烯电导率、光开关、太赫兹、超表面
更新于2025-09-11 14:15:04
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阶梯型原子系统中随波长失配效应变化的光学开关现象（该失配效应源于里德堡跃迁）
摘要： 我们研究了在强控制场存在下，原子蒸汽介质中形成的三能级Χ型系统中探测场的传播理论。该模型基于密度矩阵方法，通过解析求解（未忽略探测场与控制场拉比频率任意幂次中的任何项），分别得出了无多普勒条件及室温环境下的探测响应。同时解析确定了四能级Χ型系统的探测响应。两种能级方案的模拟探测响应中均形成了电磁诱导透明效应。我们还展示了探测场传播从亚光速到超光速的切换特性——该特性随不同控制跃迁（其中之一为向里德伯态的跃迁）的探测失谐量而变化。当控制场处于失谐状态时，切换窗口会因控制场与探测场的波长失配因子不同而呈现不对称性。在强探测场条件下，当增大探测场与控制场的波长失配时，共振状态下探测传播会从超光速切换为亚光速，这一效应可通过完全非微扰处理的解析模型予以解释。
关键词： 波长失配效应、电磁诱导透明、里德伯态、光开关、梯形（Χ）型系统
更新于2025-09-10 09:29:36
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用于生物医学应用的光响应性大分子的合成与表征
摘要： 偶氮苯作为一种光开关材料，因其对光刺激的结构响应特性，在近几十年的信息科学和化学传感领域引起了广泛关注。然而，有限的水溶性和细胞毒性限制了其在生物医学领域的应用。研究中设计合成了具有水溶性的生物医用光开关材料HA-AZO。该合成产物具有良好的水溶性，其反式异构体表现出稳定的π-π*跃迁吸收峰。紫外光谱显示，在紫外光照射下HA-AZO可实现从反式到顺式异构体的转变；而在黑暗环境中，顺式异构体又能逐渐恢复为反式结构。同时检测到该结构转变过程具有快速响应和缓慢恢复的特性。通过多次光照循环进一步验证了HA-AZO的抗疲劳性能，在20次循环中未出现疲劳迹象。研究还考察了pH值对HA-AZO紫外光谱的影响，发现酸性溶液中该材料完全丧失光响应特性。此外，通过动态光散射(DLS)结果和透射电镜(TEM)图像分析了紫外光作用下的材料状态。最后通过体外细胞毒性实验评估了这种光响应性高分子对细胞的影响。
关键词： 光响应性大分子、光开关、生物医学应用、透明质酸、偶氮苯
更新于2025-09-10 09:29:36
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通过正交光开关对DNA酶进行时间和可逆控制
摘要： 本文描述了一种催化系统通过光的时间控制实现复杂DNA计算操作的可逆切换。我们将两种不同的光响应分子分别整合至分裂的辣根过氧化物酶模拟DNAzyme中。研究表明，该催化功能可通过特定波长光照实现可逆启闭。该系统不仅对精心选择的照射波长产生正交响应，还取决于不同的照射时长。此外，DNAzyme展现出可逆切换能力并在多次循环中保持该特性。我们将该DNAzyme应用于光控4:2多路复用器。如本文所述的可光切换DNAzyme催化剂在控制复杂逻辑运算及未来DNA纳米器件应用方面具有潜力。
关键词： 正交控制、纳米技术、DNA酶、DNA计算、光开关
更新于2025-09-10 09:29:36