高稳定线性调谐GaAs基波长可调谐共振腔增强型探测器

研制了一种GaAs基波长可调谐共振腔增强型探测器. 采用分子束外延设备生长In_0.25Ga_0.75As/GaAs量子阱作为器件的有源区, 无偏压时器件的响应峰波长在1071 nm,器件在21 V的直流调谐电压下,实现了波长大于23 nm的调谐. 统计结果表明,当调谐电压大于5 V时,调谐电压与响应波长之间具有稳定、精确的对应关系, 且近似线性调谐,同时对器件响应峰的特性进行了理论分析. 关键词： GaAs 共振腔增强型探测器 高稳定 线性调谐     

硅陷阱探测器在350—1064 nm波段的绝对光谱响应度定标

介绍了利用钛宝石可调谐激光器、倍频器和单波长激光器作为光源,在24个波长分立点定标了三个硅陷阱探测器的绝对光谱响应度,解决了红外激光的精确定位与调整、窗口透过率模拟定标等关键技术.结果显示：在激光波长为412—800nm时,三个陷阱探测器定标的不确定度约低于0.05％;当激光波长大于800nm以及低于355nm时,获得的陷阱探测器的定标不确定度约低于0.065％.硅陷阱探测器可以作为空间各类遥感器在350—1064nm波段定标的传递标准探测器. 关键词： 陷阱探测器 低温辐射计 光谱响应度 辐射定标     

基于导模共振滤波器的波长可调谐垂直腔面发射激光器的研究

基于光栅层控制光波传播耦合波方程,设计了能够实现共振波长可调谐的亚波长光栅导模共振滤波器.通过调谐空气层的厚度,滤波器可以实现波长75nm的调谐,线宽均小于或等于1nm.将共振波长可调谐滤波器与中心波长为1.55μm的垂直腔面发射激光器(VCSEL)集成,形成了激射波长可调谐VCSEL.研究发现激射波长调谐范围与共振波长可调谐滤波器相同,而且在相同空气层厚度下,激射波长可调谐VCSEL的激射波长和共振波长可调谐滤波器的共振波长相同.该VCSEL不仅可以选择激射波长还可对输出横向模式进行选择.     

基于表面等离子体共振增强的硅基锗金属-半导体-金属光电探测器的设计研究

金属-半导体-金属光电探测器的光栅结构可激发表面等离子体, 有效增强探测器的吸收. 为深入研究器件结构对于表面等离子体的激发及共振增强的影响, 本文提出了一种具有超薄有源层的硅基锗金属-半导体-金属光电探测器的设计方法. 采用时域有限差分的方法详细分析了光栅周期、光栅厚度、 光栅间距及有源层厚度对于表面等离子体共振增强器件性能的影响, 通过仿真模拟获得了器件的最佳结构, 详细地分析了各个界面激发的表面等离子体及其共振模式对于光谱吸收增强的机理. 仿真结果表明, 有源层锗的厚度为400nm的超薄器件在通信波段具有较高的吸收, 尤其在1550nm波长处器件的归一化的光谱吸收率可以高达53.77%, 增强因子达7.22倍. 利用共振效应能够极大地提高高速器件的光电响应, 为解决光电探测器响应度与响应速度之间的相互制约关系提供了有效途径. 关键词： 表面等离子体 锗探测器 时域有限差分仿真     

基于硅基光子器件的Fano共振研究进展

硅基光子技术的发展为新型微纳光学功能器件和片上系统提供了高可靠、高精度的实现手段.采用硅基光子技术构建的具有连续(准连续)模式微腔与离散模式的微腔耦合产生的Fano共振现象得到了广泛关注.Fano共振光谱在共振波长附近具有不对称且尖锐的谐振峰,传输光的强度在共振波长附近从0突变为1,该机制可显著提高硅基光开关、探测器、传感器,以及光非互易性全光信号处理的性能.本综述分析了Fano共振的一般数学表述,总结了当前硅基光子微腔耦合产生Fano共振的理论模型研究现状,讨论了不同类型硅光器件实现Fano共振的方法,比较各种方案优劣及适用场合,梳理了Fano共振在全光信号处理方面的应用研究情况.最后探讨存在的一些问题及未来可能的相关研究方向.     

基于铌酸锂薄膜波导的电光调谐光栅辅助定向耦合器研究

提出并实验研究了一种基于铌酸锂薄膜光波导的电光调谐的光栅辅助定向耦合器。该耦合器由单模与双模脊形波导及制作于双模波导侧壁的长周期光栅构成。长周期光栅的引入补偿了单模与双模波导中基模的相位失配,可在共振波长实现两波导中基模的高效耦合。进一步地,在双模脊形波导两侧制作调谐电极实现了高速、低驱动电压的电光调谐功能。优化了器件的制作工艺,并采用单次干法刻蚀将耦合器的光栅与波导同步制作于X切铌酸锂薄膜上。测试结果表明所制作的器件在1 595.3 nm波长处实现了14.8 dB的隔离度,其电光调谐效率为0.38 nm/V(1 595.3 nm～1 599.0 nm),热光调谐效率为0.14 nm/℃（25℃～50℃）。该器件可用于实现可调谐滤波、滤模、电光调制及高灵敏度温度传感等功能。     

硅基光电集成器件研究进展

随着器件结构与制作工艺的不断创新与完善，硅基发光器件已经可以实现室温下的有效工作，外量子效率可达到0．1％；低功耗的硅基高速调制器件的调制速率达到1GHz以上；而硅基光探测器对1300nm与1550nm波长的探测响应度也已分别达到了0．16mA／W和0．08mA／W．文章对硅基光电器件的研究进展情况进行了概述，并着重对几种器件的结构及工作原理进行了分析．     

量子阱共振腔增强型光电探测器的高功率特性

通过测量1.55 μm量子阱共振腔增强型光电探测器的光电流随反向电压和光功率的变化关系,以及模拟能带结构、电场分布等特性,研究了量子阱共振腔增强型光电探测器的高功率特性.分析了光电流的产生机制,测量了1.064 μm量子阱共振腔增强型光电探测器的光电响应,模拟了具有不同势垒高度的量子阱共振腔增强型光电探测器的光电响应.从实验和模拟两方面证明了量子阱的势垒高度是影响量子阱共振腔增强型光电探测器高功率特性的最主要因素.     

吸收增强的光栅型金属-半导体-金属光电探测器的优化设计

针对可见光通信对硅基光电探测器高响应度的要求,本文利用亚波长金属光栅的异常光学透射现象,提出一种增强与硅基CMOS工艺兼容的金属-半导体-金属光电探测器吸收的方法。采用时域有限差分法,详细分析了光栅周期、光栅高度和狭缝宽度对探测器吸收性能的影响,证明了类法布里-珀罗共振和表面等离子体激元是吸收增强的物理起源。对于波长615 nm的红光通信而言,探测器金属光栅的最佳周期、最佳高度和最佳狭缝宽度分别为580,91,360 nm。与没有亚波长金属光栅结构的探测器相比,本文设计的探测器吸收系数提高了32%。本文研究的MSM探测器结构与CMOS工艺完全兼容,有望在可见光通信芯片中得到实际应用。     

100nm宽光谱可调谐掺饵光纤激光器

采用1480 nm大功率激光二极管双向抽运，新型铋基掺饵光纤做增益介质，基于旋转法布里-珀罗腔的可调谐滤波器和带通滤波器做选频装置的宽光谱环形腔可调谐光纤激光器，可实现100 nm（1523~1623 nm）激光波长程控连续可调谐输出，激光输出功率大于1.58 mW，3 dB带宽小于0.1 nm，波长重复性准确度小于0.01 nm.     

1.55-μm Si-based MOEMS optical tunable filter

A prototype 1.55-μm Si-based micro-opto-electro-mechanical-systems (MOEMS) tunable filter is fabricated, employing surface micromachining technology. Full-width-at-half-maximum (FWHM) of the transmission spectrum is 23 nm. The tuning range is 30 nm under 50-V applied voltage. The device can be readily integrated with resonant cavity enhanced (RCE) detector and vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) to fabricate tunable active devices.     

Narrow line-width resonant cavity enhanced photodetectors operating at 1.55 μm

A method for fabrication of long-wavelength narrow line-width InGaAs resonant cavity enhanced (RCE) photodetectors in a silicon substrate operating at the wavelength range of 1.3-1.6 μm has been developed. A full width at half maximum (FWHM) of 0.7 nm and a peak responsivity of 0.16 A/W at the resonance wavelength of 1.55 μm have been accomplished by using a thick InP layer as part of the resonant cavity. The effects of roughness and tilt of the InP layer surface, and its free carrier absorption, as well as the thickness deviation of the mirror pair on the resonance wavelength shift and the peak quantum efficiency of the RCE photodetectors are analyzed in detail, and approaches for minimizing them toward superior performance are suggested.     

基于复合腔的波长可调谐连续橙红色激光器

设计并研制了一种基于复合腔结构的波长可调谐、瓦级连续输出的橙红色激光器.该激光器是由半导体激光侧泵Nd∶GdVO_4晶体产生p-偏振1 062.9nm基频光的谐振腔和使用周期性极化晶体MgO∶PPLN(三个极化周期为29.0μm、29.8μm和30.8μm)的单共振光学参量振荡器组成.在两个谐振腔的重叠区域,利用Ⅱ类临界相位匹配KTP晶体对s-偏振信号光与p-偏振1 062.9nm基频光进行腔内和频.通过对MgO∶PPLN晶体进行三个不同极化周期的调谐和30℃~200℃范围内的温度调谐,在三个波段(613.4~619.2nm@29.0μm、620.2~628.9nm@29.8μm和634.4~649.1nm@30.8μm)获得了波长可调谐的橙红色激光连续输出,并在相应波段(3 980.0~3 758.5nm@29.0μm、3 714.2~3 438.3nm@29.8μm和3 278.0~2 940.2nm@30.8μm)获得了波长可调谐的中红外闲频光的连续输出.在30℃最低调谐温度,通过改变晶体的极化周期,在613.4nm、620.2nm和634.4nm处测得最大连续输出功率分别为1.52 W、2.21 W和3.03 W,对应的三束闲频光最大连续输出功率分别为2.36 W@3 980.0nm、3.17 W@3 714.2nm和4.13 W@3 278.0nm.     

有限包层半径光纤Bragg光栅的理论研究

采用光纤波导三层模型,对有限包层半径光纤Bragg光栅导模有效折射率的改变进行了理论分析,结果表明:当包层直径小于16μm时,单模光纤Bragg光栅(纤芯直径为8.3μm)的导模有效折射率才开始发生明显变化.在包层外添加外包层,通过改变外包层的折射率可以实现对光栅Bragg反射波长的调谐,同时对不同芯子直径的光栅Bragg波长移动进行了数值计算.在保证光纤归一化频率不变的前提下,芯径越小Bragg波长调谐范围越大,当包层厚度为1μm时,芯径为a＝2.2μm的光栅Bragg波长调谐范围约为3.9μm.     

谐振腔增强型光电探测器的角度相关特性研究

采用MBE生长In_0.3Ga_0.7As/GaAs和GaInNAs/GaAs量子阱为有源区的器件结构材料,制备出工作在1060nm及1310nm波段的谐振腔增强型光电探测器.对谐振腔增强型光电探测器的空间角度相关特性进行了实验与物理分析,改变光束入射角度,器件谐振接收波长可在大范围调变.     

UV and IR coherent radiation generated simultaneously by two-photon and hybrid excitations in sodium vapor

UV coherent radiation at 330.2 nm and IR stimulated radiations at 2.34μm,2.21μm and 1.64μm were generated via processes of unequal-frequency two-photon(3S-6S)resonantly enhanced excitation and equal frequency hybrid resonant excitation with particularexcited wavelength in Na_2-Na system.The competition of the two processes is obviously.     

量子阱微腔环型半导体激光器

报道了用纳米制作技术,实现了InGaAs/InGaAsP环型微腔激光器.激光器的直径为3μm～20μm,环的宽度为0.4μm～3μm,环的厚度为190nm.其激射峰值波长为1403nm.     

Stable 10 W Er:ZBLAN fiber laser operating at 2.71-2.88 μm

We have developed a diode-pumped tunable 3 μm fiber laser with a cw output power of the order of 10 W with the use of an erbium-doped ZBLAN fiber. A tunability range of 110 nm (2770 to 2880 nm) with an output power between 8 and 11 W was demonstrated. As the pump power was increased, the center of the wavelength range was shifted toward longer wavelengths, but the width of the wavelength range was largely unaffected. The total tunability range for various pump power levels was 170 nm (2710 to 2880 nm). To our knowledge, this is the highest performance (output power and tunability) obtained from a tunable 3 μm fiber laser.     

高功率InGaAs量子阱垂直腔面发射激光器的研制

采用AlAs氧化物限制工艺实验制备了衬底出光的高功率大出光窗口（直径为300 μm）InGaAs/GaAs量子阱垂直腔面发射半导体激光器,实现了器件室温准连续工作（脉冲宽度为50 μs,重复频率为1000 Hz）,并对器件的伏安特性、光输出特性、发射光谱,以及器件的远场发射特性等进行了实验测试.器件阈值电流为460mA,器件的最大光输出功率为100mW,发射波长为978.6nm, 光谱半功率全宽度为1.0 nm,远场发散角小于10°,垂直方向的发散角θ_⊥为8°,水平方向的发散角θ_∥为9°,基本为圆形对称光束.     

Broadly tunable continuous-wave diode-pumped Cr4+:YAG laser

We describe a widely tunable, continuous-wave, room temperature Cr⁴⁺:YAG laser with direct pumping by two high brightness 4 W InGaAs laser diodes. In a tunable configuration, the output wavelength covered a span of 197 nm (1356–1553 nm) and provided a maximum power of 195 mW. A maximum non-tunable output power of 260 mW was obtained with a 0.6% transmission output coupler (OC) and 6.6 W of incident pump power. Pumping at two different wavelengths, 911 and 968 nm, was investigated.