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[发明专利]基于一维光子莫尔晶格的拓扑索利斯泵及其实现方法-CN202310341734.5在审
发明人： 胡小永;龚旗煌;王晓晓;顾睿哲;黎旭扬 -专利权人：北京大学
申请日： 2023-03-31 - 公布日： 2023-07-14 - 主分类号： G02B1/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于一维光子莫尔晶格的拓扑索利斯泵及其实现方法。本发明通过设置波导的排列方式分别构成晶格常数渐变光子晶体和晶格常数恒定光子晶体，并且二者构成莫尔晶格；在信号光沿波导传输的过程中，莫尔晶格的周期缓慢且不断变化，实现边界到边界的拓扑泵浦；本发明制备条件简单通用，能够在光学波段实验和测量，测量过程简单，不需要外界机械或者手动控制调整到达下一个参数，不需要任何类型的横向约束或非线性作为自约束机制。
基于光子莫尔晶格拓扑索利斯泵及其实现方法

[发明专利]一种拓扑保护的量子纠缠光源及光子纠缠态生成方法-CN202110665968.6在审
发明人：王剑威;戴天祥;敖雨田;胡小永;龚旗煌 -专利权人：北京大学
申请日： 2021-06-16 - 公布日： 2022-12-16 - 主分类号： G02F1/35 文献下载
摘要：本发明公开了一种拓扑保护的量子纠缠光源及光子纠缠态生成方法。本发明的量子纠缠光源包括由多个波导谐振环排成二维阵列、马赫曾德尔干涉仪；二维阵列中的波导谐振环称为主环，其中任意两相邻主环之间均通过一个连接环进行倏逝波耦合连接，使得二维阵列满足反常弗洛凯拓扑绝缘体，连接环为波导谐振环；马赫曾德尔干涉仪与二维阵列的边缘上任一主环通过倏逝波耦合连接，用于对输入的泵浦光的分束比和相位进行调制后输入反常弗洛凯拓扑绝缘体，对反常弗洛凯拓扑绝缘体上下两个边界态同时泵浦；其中泵浦光的波长位于反常弗洛凯拓扑绝缘体的拓扑边界态存在的区间内。本发明能够抵抗一定程度的耦合强度误差与相位噪声，保证纠缠态的高保真度与高纯度。
一种拓扑保护量子纠缠光源光子生成方法

[外观设计]风扇灯（101）-CN202230520988.X有效
发明人： 胡小永 -专利权人： 胡小永
申请日： 2022-08-10 - 公布日： 2022-12-02 - 主分类号： 23-04 文献下载
摘要：1.本外观设计产品的名称：风扇灯（101）。2.本外观设计产品的用途：用于扇风和照明。3.本外观设计产品的设计要点：在于形状。4.最能表明设计要点的图片或照片：设计1立体图。5.本外观设计产品的顶面为使用时不容易看到或看不到的部位，省略设计1~设计4俯视图。6.指定设计1为基本设计。
风扇 101

[发明专利]一种基于二维拓扑光子晶体奇异点的光学器件及其方法-CN202210247086.2有效
发明人： 胡小永;龚旗煌;王晓晓;丁少奇 -专利权人：北京大学
申请日： 2022-03-14 - 公布日： 2022-11-25 - 主分类号： G02B6/122 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于二维拓扑光子晶体奇异点的光学器件及其方法。本发明的光学器件包括行波模式边界态微腔、驻波模式边界态微腔、输入输出边界态波导、连接边界态波导和输入输出端口；利用二维C6v对称拓扑光子晶体的边界态波导和边界态微腔的不同模式耦合调节使整个光学器件位于奇异点，进而实现光学放大器和光学灵敏传感器的功能；光学器件全部能够通过微纳加工制备，且调节反射率和反射相位的方式简单易得，不需要额外不可集成的结构和实验装置，在片上集成光子器件领域具有巨大的应用前景；由于拓扑光子能带的保护性，该器件具有抗来源于微纳加工精度限制造成的结构局部缺陷和晶格无序影响的鲁棒性。
一种基于二维拓扑光子晶体奇异光学器件及其方法

[发明专利]一种基于光学片上超表面的光子衍射神经元及其实现方法-CN202210512926.3在审
发明人： 胡小永;龚旗煌;廖琨;戴天翔 -专利权人：北京大学
申请日： 2022-05-12 - 公布日： 2022-07-29 - 主分类号： G06N3/067 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于光学片上超表面的光子衍射神经元及其实现方法。本发明在介质基板上紧贴靠近输入波导的位置设置多个优化区域，在优化区域内形成各个散射元，采用优化器以梯度下降的优化方式对神经元构成的神经网络在计算机上进行训练，采用拓扑优化的密度惩罚算法对优化区域内的材料的折射率分布进行计算，通过反向设计方法得到优化区域内的散射元的位置和形状，从而在介质基板上的优化区域内形成散射元构成光学片上超表面结构；本发明通过将片上波导与光学片上超表面结构相结合，实现了高度集成的多输入多输出新型光子衍射神经元结构，解决了光学神经网络中参数密度低的问题，扩展了光学神经网络的功能，为大规模光学神经网络提供了可能。
一种基于光学片上超表面光子衍射神经元及其实现方法

[发明专利]一种光学神经网络全光非线性激活层及其实现方法-CN202110313253.4有效
发明人： 胡小永;龚旗煌;廖琨;戴天翔 -专利权人：北京大学
申请日： 2021-03-24 - 公布日： 2022-07-26 - 主分类号： G02F1/21 文献下载
摘要：本发明公开了一种光学神经网络全光非线性激活层及其实现方法。本发明通过将MZI波导构型与石墨烯异质增强的Bi2Te3非线性材料相结合，利用片上波导结构设计进一步放大石墨烯异质增强的Bi2Te3材料的非线性响应，完成了片上集成非线性激活层的设计，实现了片上集成波导中进行光学非线性计算，解决了光学非线性材料非线性程度较弱的问题，扩展了光学神经网络的功能，为多层纯光学神经网络的使用提供了可能；本发明提出的光学非线性激活层不仅能够用于片上集成光学神经网络，还能够用于其他集成光学信号处理平台中需要使用非线性计算的场景，且响应速度极快，能够满足低能耗高速计算的需求。
一种光学神经网络非线性激活及其实现方法

[发明专利]一种基于拓扑边界态的全光数字逻辑器件及其实现方法-CN202210275444.0在审
发明人： 胡小永;龚旗煌;闫秋辰;李冲;马睿 -专利权人：北京大学
申请日： 2022-03-21 - 公布日： 2022-07-15 - 主分类号： G02F1/35 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于拓扑边界态的全光数字逻辑器件及其实现方法。本发明采用一维的α构型拓扑光子晶体和β构型拓扑光子晶体，实现局域边界态，具有整体的拓扑保护特性，并对杂质或缺陷的不敏感性，即鲁棒性，这将大大提升器件的传输性能；利用超快响应的非线性材料形成缺陷腔，以泵浦光的有无作为输入，改变α构型和β构型拓扑光子晶体的等效折射率，从而改变α构型和β构型拓扑光子晶体的状态，以二者拼接处有无光场作为输出信号，从而实现全光数字逻辑器件的运算功能；本发明通过拓扑边界态实现了具有鲁棒性的逻辑转化，具有拓扑保护的功能，大大降低了光损耗；通过非线性全光效应大大减少了逻辑运算的时间，有利于大规模的片上集成。
一种基于拓扑边界数字逻辑器件及其实现方法

[发明专利]基于拓扑光子晶体边界态拼接的片上光学神经网络及方法-CN202210300557.1在审
发明人： 胡小永;龚旗煌;廖琨;李辰童 -专利权人：北京大学
申请日： 2022-03-25 - 公布日： 2022-06-03 - 主分类号： G02F1/01 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于拓扑光子晶体边界态拼接的片上光学神经网络及方法。本发明利用拓扑光子晶体的边界态作为光学信号传输的载体，提出了一种对加工缺陷和意外损坏有一定容忍度的片上集成光学神经网络；能够减小加工缺陷或意外损坏对神经网络中光信号传输的影响，增强了网络的稳定性，为大规模光子神经网络的实现奠定了基础，并为光子神经网络提供了更宽阔应用场景；多个周期的拓扑光子晶体产生的集体性效应，这一性质使得结构中某一单元的损坏不会直接导致边界态性质发生显著改变；另外，拓扑光子晶体边界态的另一个性质是其上传播的光信号具有两种赝自旋，两种赝自旋光信号的传播方向与拓扑光子晶体的拼接方式相关。
基于拓扑光子晶体边界拼接光学神经网络方法

[发明专利]一种基于非厄米效应的二维可控拓扑态器件及其实现方法-CN202110458676.5有效
发明人： 胡小永;龚旗煌;李延东 -专利权人：北京大学
申请日： 2021-04-27 - 公布日： 2022-05-20 - 主分类号： G02F1/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于非厄米效应的二维可控拓扑态器件及其实现方法。本发明包括：衬底和微盘；其中，多个全同的微盘排列成一排，使得相邻微盘之间的耦合强度满足余弦调制，从而形成一维AAH阵列，满足这种余弦调制的耦合强度关系的一维AAH阵列，在合成维度上具有规范场，一维AAH阵列总是拓扑的，一维AAH阵列总有零维边界态的存在；将多排一维AAH阵列排列成二维阵列，相邻的行和相邻的列之间同样满足余弦调制的耦合强度关系，从而得到二维AAH阵列；本发明通过非厄米导致的破缺，在二维AAH构型内部构建出新的拓扑通道，提高了拓扑态的可调控性，丰富了产生拓扑态的手段。
一种基于非厄米效应二维可控拓扑器件及其实现方法

[发明专利]一种基于梯度下降算法的全光开关及其实现方法-CN202110295858.5有效
发明人： 胡小永;龚旗煌;齐慧欣;杜卓晨;牛欣翔 -专利权人：北京大学
申请日： 2021-03-19 - 公布日： 2022-03-25 - 主分类号： G02F1/35 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于梯度下降算法的全光开关及其实现方法。本发明在梯度下降算法中引入了非线性的计算方法，利用三阶非线性光学克尔效应，通过信号光激发材料的三阶非线性光学响应来改变纳微光子结构材料的介电分布情况，在信号光作用下非线性材料折射率与强度有关，基于梯度下降算法的反向设计为实现的光子器件提供了一个通用的平台，利于实现纳米光子器件的设计与集成；而非线性算法的引入有利于更复杂功能器件的设计，拓宽了器件设计的思路，丰富了器件设计的功能；工艺优化算法的引入大大降低了器件优化的效率；基于反向设计实现的全光集成器件在先进光子电路、全光信息处理、光通信等领域具有广阔的应用前景。
一种基于梯度下降算法开关及其实现方法

[发明专利]一种基于梯度下降算法的全光逻辑异或门及其实现方法-CN202110376898.2有效
发明人： 胡小永;龚旗煌;齐慧欣;杜卓晨;杨佳宇 -专利权人：北京大学
申请日： 2021-04-08 - 公布日： 2022-03-25 - 主分类号： G02F3/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于梯度下降算法的全光逻辑异或门及其实现方法。本发明基于梯度下降算法的反向设计为实现的光子器件提供了一个通用的平台，利于实现纳米光子器件的设计与集成；全光逻辑器件是光子集成回路中的重要组成部分，基于线性光学原理实现的全光逻辑异或门具有超快和超低能耗的优势；在极小尺寸范围内实现了全光异或门，有利于实现超紧凑，高集成度的全光集成回路；降低了器件设计的时间，提高了器件的性能，丰富了器件可实现的功能，减小了器件的尺寸，有利于实现超快响应、超低能耗、高集成度的片上全光集成回路；基于反向设计实现的全光集成器件在先进光子电路、全光信息处理、光通信等领域具有广阔的应用前景。
一种基于梯度下降算法逻辑及其实现方法

[发明专利]一种激子谷极化与光子拓扑态间的信息转换器件及其方法-CN201911104340.8有效
发明人：吴攸;胡小永;龚旗煌 -专利权人：北京大学
申请日： 2019-11-13 - 公布日： 2022-03-25 - 主分类号： G02F7/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种激子谷极化与光子拓扑态间的信息转换器件及其方法。本发明通过将单层TMD材料与拓扑光子晶体体系结合构成异质结复合体系，实现了激子的谷极化信息与光子拓扑态之间的信息转换，解决了谷极化信息寿命过短难以直接利用的问题，降低了对单层TMD材料中电子的谷极化信息的利用要求；本发明提出的对于电子的谷极化信息与光子拓扑态信息的转换体系，能够用于集成光电子芯片，作为光电信息转换的平台；针对不同的单层TMD材料的荧光发射波长不同，选择相应禁带的二维拓扑光子晶体，并对二维拓扑光子晶体的结构进行线性的缩放即可完成调整，节省了同类型器件的设计优化时间。
一种激子极化光子拓扑信息转换器件及其方法

[发明专利]基于非线性调控的二维拓扑光子晶体路由器件及实现方法-CN202110255130.X有效
发明人： 胡小永;龚旗煌;王晓晓;于子轩 -专利权人：北京大学
申请日： 2021-03-09 - 公布日： 2022-02-11 - 主分类号： G02B6/122 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于非线性调控的二维拓扑光子晶体路由器件及实现方法。本发明包括零维的边界态微腔以及两个一维的边界态波导，边界态波导具有光子的赝自旋锁定，边界态微腔的特征频率包括行波模式和驻波模式，边界态波导与边界态微腔发生行波模式耦合，赝自旋不变，发生驻波模式耦合，赝自旋反向，通过控制背景材料的折射率控制特定的特征频率下的模式，从而实现模式切换并控制传输路径；本发明通过将相变材料与拓扑光子晶体结合，实现了光子赝自旋自由度的动态可逆调控，解决了可调控性与拓扑的鲁棒性这两者间的矛盾；本发明用作集成光电子芯片，作为调控光信息传输的平台，构建了光通讯波段具有拓扑保护性质的高性能集成光电子器件。
基于非线性调控二维拓扑光子晶体路由器件实现方法

[发明专利]多激发光源光电子显微镜的超高时空分辨成像系统及方法-CN201910789110.3有效
发明人：杨京寰;杨宏;李小芳;李耀龙;刘伟;郑伟;施可彬;胡小永;王树峰;吴成印;龚旗煌 -专利权人：北京大学
申请日： 2019-08-26 - 公布日： 2021-11-19 - 主分类号： G01N21/63 文献下载
摘要：本发明公开了一种多激发光源光电子显微镜的超高时空分辨成像系统及方法。本发明采用周期级泵浦探测光路、极紫外泵浦探测光路、波长可调谐泵浦探测光路、翻转镜和光电子显微镜集成系统，根据样品材料和时间分辨率的要求，三种光路之间切换，从而适用于不同样品材料和不同超快过程的超高时空分辨成像；本发明将光电子显微镜与飞秒泵浦探测相结合，使得光电子显微镜具有了超快时间分辨能力，从而能够实现超高空间分辨率和超快时间分辨的成像；同时多种激发光源系统之间的切换使得该发明适用于不同材料体系和不同超快过程的高时空分辨研究，这将帮助研究者直接记录大量纳米尺度内超快动力学过程，对于研究现象背后的物理本质有很大帮助。
激发光源光电子显微镜超高时空分辨成像系统方法

[发明专利]一种超材料‑微腔复合结构及其制备方法和用途-CN201510438094.5有效
发明人： 胡小永;周易;龚旗煌 -专利权人：北京大学
申请日： 2015-07-23 - 公布日： 2017-11-07 - 主分类号： G02F1/355 文献下载
摘要：本发明公开了一种超材料‑微腔复合结构及其制备方法和用途。本发明的复合结构从上至下依次包括从上至下依次为超材料、二维材料和光学微腔的三层复合结构，上层的超材料具有多个周期性排布的共振单元；泵浦光从超材料入射，引起中间层的二维材料的非线性折射率改变，并且泵浦光激发的超材料的局域场增强效应和光学微腔的局域场增强效应共同作用，提高二维材料的非线性折射率，使得超材料周围的有效折射率改变，从而改变探测光透过复合结构的透射状态。本发明提高了材料的非线性折射率，减小响应时间，增强全光可调性；并且制作工艺简单，可用材料广泛；本发明的复合结构可用于全光开关或传感器。
一种材料复合结构及其制备方法用途

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