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[发明专利]一种手性纳米光源的实现方法、手性光的激发方法及手性光信号的控制方法-CN202210299855.3在审
发明人： 方哲宇;刘志鑫;郑立恒;党郅博 -专利权人：北京大学
申请日： 2022-03-25 - 公布日： 2023-09-29 - 主分类号： H04B10/50 文献下载
摘要：本发明提供一种手性纳米光源的实现方法、手性光的激发方法及手性光信号的控制方法，本发明利用电子束入射在正方形纳米光阱结构中产生手性光发射，通过固定相位差的叠加关系，获得手性辐射信号。同时有别于传统研究手性光源的远场光学激发方式，凭借电子束纳米尺度束斑的优势，激发纳米光阱结构中史密斯‑珀塞尔辐射的不同叠加状态，在百纳米电子束移动范围内实现对手性纳米光源手性度的有效操控，对其今后的发展具有极强的支持动力和参考价值。
一种手性纳米光源实现方法激发信号控制

[发明专利]一种室温纳米谷极化荧光的等离激元激发方法-CN202011078556.4有效
发明人： 方哲宇;郑立恒;刘志鑫;刘冬林 -专利权人：北京大学
申请日： 2020-10-10 - 公布日： 2023-07-21 - 主分类号： G01N23/2254 文献下载
摘要：本发明公开了一种室温纳米谷极化荧光的等离激元激发方法，使无自旋注入的电子束激发可通过金属纳米结构支持的等离激元共振由能量转移的方式激发单层过渡金属硫族化合物(MTMDs)谷极化荧光，极大地降低了能谷自由度的使用尺度，通过电子束纳米尺度移动精确改变激发位置进而改变金属纳米结构电磁模式，实现对谷极化度的亚波长尺度操控。此方法可运用于谷赝自旋与金属等离激元耦合研究、谷极化荧光远场光学结构设计、谷电子器件集成，具有尺度小、灵敏度高、鲁棒性高等特点。
一种室温纳米极化荧光离激元激发方法

[发明专利]一种偏振复用双通道超构透镜的设计方法-CN202310127071.7在审
发明人： 方哲宇;彭濮;刘正昌 -专利权人：北京大学
申请日： 2023-02-06 - 公布日： 2023-06-23 - 主分类号： G02B27/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种偏振复用双通道超构透镜的设计方法，通过深度神经网络建立几何结构参数与光学响应之间的映射关系，从双通道超构透镜成像所需的相位剖面需求出发，借助反向神经网络得到所需的结构参数，并通过正向神经网络对器件的性能进行快速评估。本发明的方法设计灵活，可以根据所需工作波长、复用偏振通道、多焦点空间坐标，快速完成超构透镜的设计。本发明方法可以运用于多功能或多约束条件下光学器件的结构设计，具有灵活度高、鲁棒性强、适用范围广、计算速度快等优点，对于复杂多功能光学器件设计具有重要的指导意义。
一种偏振双通道透镜设计方法

[发明专利]一种多功能涡旋光生成器的设计方法-CN202310261328.8在审
发明人： 方哲宇;彭璞;刘正昌 -专利权人：北京大学
申请日： 2023-03-17 - 公布日： 2023-06-23 - 主分类号： G02B27/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种多功能涡旋光生成器的设计方法，基于光学需求，通过深度神经网络反向设计超构表面的纳米结构，在超构表面的反射光中获得多功能涡旋光。该方法设计灵活，可以根据所需波长、偏振态和拓扑荷，快速完成超构表面的设计，生成所需多功能涡旋光。相较于单一功能的涡旋光生成器，本发明方法借助深度学习实现了单个器件的多功能集成，利于开发涡旋光潜在的无穷维希尔伯特空间，大大促进涡旋光在信息光学领域的应用，推动涡旋光在光子芯片和量子光学等前沿领域的应用。相较于传统的反向设计方法，本发明方法可以在短时间内生成大量的多功能涡旋光，极大减少了计算资源和计算时间的消耗，打开了将涡旋光的优势特性开发到最大程度的可能性。
一种多功能涡旋生成器设计方法

[发明专利]基于强化学习的高灵敏生物手性分子探测器件的设计方法-CN202310065556.8在审
发明人： 方哲宇;陈宇翔;刘正昌;党郅博 -专利权人：北京大学
申请日： 2023-02-06 - 公布日： 2023-05-23 - 主分类号： G16C60/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于强化学习的高灵敏生物手性分子探测器件的设计方法。所述探测器件将金属纳米结构加工在微流道底部，通过表征金属纳米结构与生物手性分子的耦合信号来实现对生物手性分子的传感。为获得与目标手性分子匹配的金属纳米结构，本发明利用强化学习技术搜索金属纳米结构几何构形的参数空间，获得具备高手性的金属纳米结构。这一设计方法充分实现了纳米光子学器件的智能优化，并且具有自由度高、鲁棒性强、适用范围广、计算速度快等优点，对于其他多功能光学器件设计具有重要的指导意义。本发明设计的基于微流道芯片的生物手性分子探测器件具备实时监测、可重复使用、灵敏度高等多种优势，具有极高的使用价值。
基于强化学习灵敏生物手性分子探测器件设计方法

[发明专利]一种利用电子束实现二维材料能谷发射方向分离的方法-CN202310166505.4在审
发明人： 方哲宇;党郅博;郑立恒 -专利权人：北京大学
申请日： 2023-02-27 - 公布日： 2023-05-16 - 主分类号： G02B5/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种利用电子束实现二维材料能谷发射方向分离的方法，利用聚焦电子束控制纳米金属结构等离激元共振模式与二维材料内部谷激子之间的耦合，实现对不同谷激子发出的具有不同自旋的光子的选择性引导，使与不同能谷自由度关联的光信号沿着不同的方向传播。本发明构建起连接远场光学信号与材料内部能谷信息的桥梁，具有实现简单、设计灵活、高精细度、高密度集成的特点，可以用于二维材料与光自旋轨道耦合的前沿研究和能谷光电器件、纳米光电芯片、量子通信器件等新型信息技术工程，具有广阔的发展前景。
一种利用电子束实现二维材料发射方向分离方法

[发明专利]一种偏振调制纳米光子学器件的设计或优化方法-CN202310147391.9在审
发明人： 方哲宇;刘正昌;党郅博 -专利权人：北京大学
申请日： 2023-02-20 - 公布日： 2023-05-05 - 主分类号： G06F30/398 文献下载
摘要：本发明公开了一种偏振调制纳米光子学器件的设计或优化方法，根据偏振转化需求，利用深度神经网络和贝叶斯优化等算法推荐生成纳米光子学器件(如波片)的结构参数，完成所需偏振调制器件的设计。该方法利用深度神经网络与贝叶斯优化高效的并行计算能力，在有限的计算资源下推荐生成大量具有高效偏振转化能力的波片，并构建结构数据库，可进一步支撑各种偏振依赖光学器件的开发。与基于预设物理规则或先验设计经验的传统设计策略相比，本发明方法具备更高的设计优化效率与设计自由度，减少了计算资源的消耗，为纳米光子学器件的设计与优化提供了一种新的范式。
一种偏振调制纳米光子器件设计优化方法

[发明专利]一种利用片上拓扑光子晶体波导调控单层过渡金属硫族化合物受激发光的方法-CN202210414572.9有效
发明人： 方哲宇;何霄;刘冬林 -专利权人：北京大学
申请日： 2022-04-20 - 公布日： 2023-03-31 - 主分类号： G02B1/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种利用片上拓扑光子晶体波导调控单层过渡金属硫族化合物受激发光的方法。本发明通过设计不同晶格对称性的光子晶体，利用其在高对称点打开的不同拓扑性质的带隙，实现可见光波段的拓扑边界态；借助由电子束激发的阴极荧光实现对光子晶体模式的深亚波长分析，获得了拓扑光子晶体波导在不同区域具有的不同辐射特性，以此调控单层过渡金属硫族化合物的受激发光。本发明有利于微纳尺度的光学信号激发和传输，对片上光学芯片的发展具有重要意义。
一种利用拓扑光子晶体波导调控单层过渡金属化合物激发方法

[发明专利]利用二维材料层间转角增强声子辅助激子上转换发光的方法-CN202211371247.5在审
发明人： 方哲宇;戴宇琛;齐鹏飞;陶广益 -专利权人：北京大学
申请日： 2022-11-03 - 公布日： 2023-03-28 - 主分类号： C09K11/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种利用二维材料层间转角增强声子辅助激子上转换发光的方法，利用二维过渡族金属硫族化合物的层间转角引入层间应力增大层间分离，从而减弱非直接带隙层间激子的非辐射弛豫通道，进而使二维过渡族金属硫族化合物多层位置的声子辅助激子上转换发光得到增强。该方法极大地提升了多层二维过渡族金属硫族化合物中声子辅助激子上转换发光的强度，突破性地实现多层位置发光强于单层，提高了发光效率，降低了能量消耗，可运用于包括激光微区制冷、红外探测、生物传感和能量收集等在内的上转换器件和光电器件，具有广阔的市场前景。
利用二维材料转角增强辅助激子转换发光方法

[发明专利]用于单像素成像的采样和重建集成深度学习网络的训练方法-CN201910988953.6有效
发明人：鄢秋荣;管焰秋;方哲宇;杨晟韬;李冰;曹芊芊 -专利权人：南昌大学
申请日： 2019-10-17 - 公布日： 2022-09-06 - 主分类号： G06T11/00 文献下载
摘要：为解决目前单像素成像重建时间长及质量不好的问题，本发明提供了一种用于单像素成像的采样和重建集成深度学习网络的训练方法。所述采样和重建集成深度学习网络包括压缩采样子网络、初步重建子网络和深层卷积重建子网络；压缩采样子网络的权值矩阵为由“+1”和“‑1”两元组成的二值化矩阵，“+1”和“‑1”分别用于调制单像素成像系统中DMD微镜正向和反向翻转；压缩采样子网络用于对目标进行n次压缩采样，将n次压缩采样所得到的数据处理后得到测量值矩阵，n由单像素成像系统测量率确定；初步重建子网络对测量值矩阵进行卷积、扩维处理，得到初步重建图像；深层卷积重建子网络通过残差学习处理初步重建图像，得到更高成像质量图像。
用于像素成像采样重建集成深度学习网络训练方法

[发明专利]一种利用电子束激发光自旋霍尔效应的方法及其操控-CN202110174564.7在审
发明人： 方哲宇;池骋;党郅博;蒋瞧 -专利权人：北京大学
申请日： 2021-02-07 - 公布日： 2022-08-16 - 主分类号： G01J11/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种利用电子束激发光自旋霍尔效应的方法及其操控，通过电子束轰击金属纳米结构产生等离激元共振，使左右旋圆偏振分量的辐射方向分离，激发光自旋霍尔效应，并且移动电子束改变激发区域即可实现光自旋霍尔效应有‑无以及左右旋圆偏振光辐射方向的切换，实现光自旋角动量的操控。本发明首次利用电子束入射产生光自旋霍尔效应，通过电子束超高空间分辨突破光学衍射极限，实现亚波长尺度下光自旋霍尔效应的探测，极大地降低了光子自旋角动量自由度的操控尺度，具有尺度小、灵敏度高、鲁棒性强等特点，可运用于光自旋与轨道耦合研究、纳米光子学信息载体研究以及量子信息器件集成等领域。
一种利用电子束激发自旋霍尔效应方法及其操控

[发明专利]利用等离激元微腔增强声子辅助激子上转换发光的方法-CN202210550441.3在审
发明人： 方哲宇;戴宇琛;齐鹏飞 -专利权人：北京大学
申请日： 2022-05-20 - 公布日： 2022-08-12 - 主分类号： C09K11/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种利用等离激元微腔增强声子辅助激子上转换发光的方法，制备以单层过渡金属硫族化合物为上转换发光材料的等离激元微腔复合结构，包括依次层叠的反光衬底、下隔离层、单层过渡金属硫族化合物、上隔离层和金属纳米结构；该复合结构的等离激元微腔具有两个等离激元模式，分别与激发光子和激子发光频率共振，通过局域场增强效应和Purcell效应极大地增强了声子辅助激子上转换发光，提升了激发效率，降低了饱和阈值功率，降低了能量消耗。本发明方法可以用于包括激光微区制冷、红外探测、生物传感和能量收集在内的上转换器件，具有广阔的应用前景。
利用离激元微腔增强辅助激子转换发光方法

[发明专利]一种纳米光子学器件的设计和/或优化方法-CN202210299156.9在审
发明人： 方哲宇;李瑜;邓妙怡;刘正昌 -专利权人：北京大学
申请日： 2022-03-25 - 公布日： 2022-06-24 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种纳米光子学器件的设计和/或优化方法，通过自编码器这一无监督学习算法打开纳米光子学器件结构的设计自由度，对具有高自由度的结构形貌与光学近场分布数据进行特征分析，并将有效特征编码到低维潜空间；然后按照其设计或优化需求在潜空间利用贝叶斯概率模型对器件特征进行优化设计；最终利用自编码器的解码器将优化的特征从特征潜空间中解码得到器件结构参数，实现纳米光子学器件的智能优化与开发设计。本发明方法具有自由度高、鲁棒性强、适用范围广、计算速度快等优点，对于复杂多功能光学器件设计或突破纳米光子学器件的现有性能指标具有重要的指导意义。
一种纳米光子器件设计优化方法

[发明专利]一种基于分类网络的水下单光子通信同步时钟提取方法-CN202011243144.1有效
发明人：鄢秋荣;王明;杨程;戴伟辉;杨晟韬;方哲宇 -专利权人：南昌大学
申请日： 2020-11-10 - 公布日： 2022-05-20 - 主分类号： H04B10/2575 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于分类网络的水下单光子通信同步时钟提取方法，该方法包括所述网络训练部分和同步时钟提取部分；所述网络训练部分包括以下步骤：设计深度学习神经网络；利用MATALB平台对水下单光子通信进行蒙特卡洛仿真制作数据集；训练深度学习神经网络；所述同步时钟提取部分包括以下步骤：对单光子探测器输出的信号进行采样和二值化处理转化为二值序列；将二值序列送入所述网络训练部分训练好的深度学习神经网络；提取同步时钟相位。本发明对于水下单光子通信同步时钟的提取不依赖于传统的数字硬件电路对于特征的选择和提取，并且在每比特的平均光子数很少的情况下依旧可以提取出精确度较高的同步时钟。
一种基于分类网络水下光子通信同步时钟提取方法

[发明专利]一种圆偏振光探测器件及其制备方法-CN201911044160.5有效
发明人： 方哲宇;蒋瞧;杜博文 -专利权人：北京大学
申请日： 2019-10-30 - 公布日： 2021-08-03 - 主分类号： H01L31/0224 文献下载
摘要：本发明公布了一种圆偏振光探测器件及其制备方法。该圆偏振光探测器件包括衬底、金属反射层、介质层、单层过渡金属硫族化合物、手性表面等离激元超表面和电极，集成在单层过渡金属硫族化合物上的手性表面等离激元超表面能够对入射圆偏振光产生选择性的吸收增强，从而对单层过渡金属硫族化合物在圆偏振光入射下产生的光生载流子数目进行调制，并在外部偏置电压的作用下，对应不同圆偏振光可以产生不同大小的可测量光电流，从而实现对不同圆偏振光的光电探测和区分。本发明是首个在单一平面型器件中实现圆偏振光探测功能的集成光电探测器件，并且工作在可见光波段，具有厚度超薄、响应速度快和便于集成的特点。
一种偏振光探测器件及其制备方法

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