光通信中的光电子器件讲座：第一讲 光电子器件在光纤通信中的应用与发展

文章介绍了光纤、激光器及光放大器等光电子器件在光纤通信的产生、发展中的关键作用,分析了现代光纤通信系统中的各种有源、无源光电子器件、并论述了21世纪全光网发展所需的几种典型的光电子或光子器件。     

半导体微结构物理效应及其应用讲座第1讲布拉格衍射效应在半导体光电子器件中的应用与发展

文章对布拉格衍射效应在半导体光电子材料和光电子器件，特别是在光纤通信中的光电子器件的应用和发展进行了详细的介绍．文中以布拉格光栅衍射效应的光反馈和选模功能为主线，逐一介绍了X射线双晶布拉格衍射技术在半导体材料、特别是在量子阱和应变量子阱超薄层晶体生长和质量控制方面的作用，介绍了内建布拉格光栅对光通信用光信号源的发展所起的重要作用，波导光栅在复用和解复用过程中的作用，以及光纤布拉格光栅在全光纤通信系统中的应用及发展等．     

光纤通信光开关的物理基础

光开关是光交换系统的基本元件，也是一种基本的控光器件，本文综述了目前光纤通信中所研究和开发的光通信开关器件的物理原理，并给出各类光开关的阈值条件和典型参量。     

光波导开关的最新进展

随着光纤通信技术的不断发展，作为光分插复用（OADM）和光交叉互联（OXC）核心器件的光开关作用日益突出。文章从开关单元结构、材料及调制机理三个角度对波导开关进行了划分，阐述了波导开关的基本原理以及当前的研究进展，对面临的一些技术挑战进行了分析，并提出了自己的观点。     

光学双稳态研究20年

综述了光学双稳态的概念和理论以及光学双稳态器件的分类和材料研究。重点介绍了半导体光双稳器件研究的发展，并且指出了光学双稳态研究的最新进展、应用前景和目前的困难。     

AlGaAs短波长超辐射集成光源

设计了一种新型半导体集成光源－－ＡｌＧａＡｓ短波长超辐射集成光源。器件为单量子阱、增益导引的氧化物条形结构，采用直接耦合方式将超辐射发光与光放器集成在一起，在脉冲条件下获得了输出功率为５７ｍＷ的超辐射，谱线宽度ＦＷＨＭ为２０ｎｍ，放大器的增益为２１ｄＢ。     

光通信中的光电子器件讨座：第二讲 光纤光栅器件在光纤通信中的应用

主要叙述了几种典型的以光纤光栅为基础的新型光电子器件在光纤通信中的应用,并根据光纤光栅不同的折射率调制及光谱特性,简单介绍了其在各自领域内应的基本原理。     

超低压选择区域生长法制备产生10GHz重复率超短光脉冲的级联电吸收调制器与分布反馈激光器单片集成光源

采用超低压(22×１０^２Pa)选择区域生长(selective area growth, SAG)金属有机化学气相沉积(metal-organic chemical vapor deposition, MOCVD)技术成功制备了InGaAsP/InGaAsP 级联电吸收调制器(electroabsorption modulator, EAM)与分布反馈激光器(distributed feedback laser, DFB)单片集成光源的新型光电器件.实验结果表明，采用该技术制备的器件 关键词： 超低压 选择区域生长 集成光电子器件 超短光脉冲     

载流子色散型硅基CMOS光子器件

为了实现硅基单片光电子集成器件的实用化,介绍了采用P-I-N、双极型场效应晶体管、金属氧化物半导体和PN结结构的载流子色散型硅基CMOS光子器件的发展状况和特点,并汇报了硅基CMOS光子器件的设计和制作方面的工作.利用商业的CMOS工艺线制作的器件获得了较好的结果,光调制器消光比约18 dB,1×2光开关消光比约21 dB,谐振环的消光比8～12 dB.采用CMOS技术研制硅基光子器件,将能使集成光子学的发展上一个新的台阶.     

载流子色散型硅基CMOS光子器件

为了实现硅基单片光电子集成器件的实用化,介绍了采用P-I-N、双极型场效应晶体管、金属氧化物半导体和PN结结构的载流子色散型硅基CMOS光子器件的发展状况和特点,并汇报了硅基CMOS光子器件的设计和制作方面的工作.利用商业的CMOS工艺线制作的器件获得了较好的结果,光调制器消光比约18 dB,1×2光开关消光比约21 dB,谐振环的消光比8～12 dB.采用CMOS技术研制硅基光子器件,将能使集成光子学的发展上一个新的台阶.     

光学双稳器件的新进展

本文简述光学双稳性理论和光学非线性机制的研究情况,介绍探索高速度、低功耗和集成化光双稳器件的新进展。重点介绍砷化镓量子阱双稳器件的新发展。     

表面等离子体激元纳米集成光子器件

纳米集成光子学的核心关键技术之一在于新型高效纳米光耦合器、纳米光波导等纳米光子器件的设计与制备.表面等离子体激元（SPPs）是由外部电磁场与金属表面自由电子相互作用形成的一种相干共振,除具有巨大的局部场增强效应外,还具有将激发电磁场能量限制在纳米尺度范围的特点.基于SPPs的各种纳米光子器件被誉为当今最有希望的纳米全光集成回路的基础,成为目前国际上的一个研究热点.文章对基于SPPs的纳米集成光子器件的最新研究进展和研究成果进行评述。     

硅基混合表面等离子体纳米光波导及集成器件

总结并展望了硅基混合表面等离子体纳米光波导及集成器件方面的理论和实验研究工作。首先介绍了几种硅基混合表面等离子体纳米光波导结构,其尺寸可小至100 nm以下,而传播长度达100μm量级;其次介绍了基于硅基混合表面等离子体纳米光波导的功分器、偏振分束器和谐振器等集成器件,其尺寸为亚微米量级;最后探讨了硅基混合表面等离子体纳米光波导与硅纳米线光波导的耦合及对其进行增益补偿。     

集成原子光学及其原子芯片

随着原子激光冷却、囚禁与操控技术以及微米、纳米微电子制作技术的快速发展与不断完善,一个新兴的原子光学分支学科一“集成原子光学及其原子芯片”正在形成。本文重点介绍了集成原子光学及其原子芯片的集成方案、实验结果及其最新进展：包括表面微结构原子光学元器件、微磁结构集成原子光学、微光结构集成原子光学和微磁光结构集成原子光学及其原子芯片的设计方案与微制作技术及其最新实验结果。最后,简单总结了原子芯片的设计原则,讨论了芯片设计与研制中尚待解决的问题,并就集成原子光学的潜在应用及其未来发展作一简单展望。     

二维硅基平板光子晶体器件

硅材料在红外通讯波段具有低损耗和高折射率的特性,使得其成为集成光学领域中应用最广的材料之一.主要介绍了本课题组在二维硅基平板光子晶体中实现微纳尺度上光调控的研究进展,讨论了利用光子晶体的缺陷态实现各种集成光学器件,包括光子晶体波导、微腔和利用光子晶体波导和微腔形成的滤波器.还介绍了光子晶体中特殊的光折射现象,包括红外波...     

Design of a new thin-film electro-optic switch

A new thin-film electro-optic switch employing two stable states of polarization is proposed and investigated. The design can be further employed to realize a TE-TM polarization converter by constructing a Mach-Zehnder type interferometer integrated optical switch. The limitations and design procedures for electro-optic devices are also discussed.     

VO2 thin films based active and passive thermochromic devices for energy management applications

VO₂ thin films were fabricated by argon ion beam assisted non-reactive ac dual magnetron sputtering followed by carefully controlled thermal oxidation. This method is known to give high quality compact thin films with uniform high deposition rates. Thin films deposited on both bare glass and indium tin-oxide (ITO) coated glass substrates were studied, respectively, as passive and active thermochromic devices for their electrical and optical switching behaviors. Thin films varying in thicknesses from 65 to 250 nm were investigated. ITO film was used as an integrated heating device to activate the phase transition via an applied bias voltage. Such structures were found to bear several advantages from an application point of view.     

On the optically transparent WDM ATM multicast (3M) switches

We describe an architecture design and implementation of the optically transparent wavelength-division-multiplexed (WDM) asynchronous-transfer-mode (ATM) multicast (3M) switch for all optical high-speed networks. By using the WDM techniques, the wire complexity in both the switch fabric and the concentrator can be reduced from O(N²) to O(N). By using integrated photonic devices and highly parallel processing and pipeline control electronic circuits the switch is handling signals at the cell level (53 bytes) instead of at the bit level and can achieve very high speed and high throughput operation. Several key components, including a cell synchronizer, a photonic VCI over-writting unit, a wavelength converter, an optical concentrator, and a WDM memory, have also been proposed to realize this 3M switch. All of the photonic devices are highly integratable and are very suitable for building future large-scale, low-cost photonic ATM switches. A combination of both the ATM and WDM techniques will provide an ultimate version for optical networking with almost unlimited capacity.