一个新兴的近代光学分支——集成光学

集成光学是六十年代末期,在集成电子学和激光技术的基础上发展起来的一门新兴学科,是一门与光学、电子学和固体物理有关的交叉学科.集成光学主要是研究有关集成光路的理论、制造和应用.集成光路就是采用类似半导体集成电路那样的技术把一些光学元件(如激光器、光波导、耦合器、     

读者信箱

答读者: 1.什么叫集成光学?它有哪些应用? 从1969年起世界上出现了一门新学科——集成光学。集成光学这个词是仿效集成电路而命名的,指的是采用类似半导体集成电路的技术,把各种光学器件(如激光器、透镜、棱镜、调制器等)都制成薄膜形式、并把这些器件集成在一块公共的基板上,构成具有一定功能的微型光学系统——集成光路。集成光路体积极小,如整个光学系统排列在面积仅一平方厘米左右的基片上。     

线扫描激光雷达光路的光机热集成优化设计北大核心CSCD

发射透镜直接准直半导体激光光源方案能够使线扫描激光雷达结构更紧凑、成本更低,但是由于高功率半导体激光光源发热严重会导致光学元件热变形,从而导致探测器接收到的光功率急剧降低而不可探测。提出了一种30m探测距离的线扫描激光雷达光路的光机热集成优化设计方法。以预设工作温度40℃至80℃的中间温度60℃为初始条件,基于Zemax软件优化设计了发射透镜与接收透镜的光路系统,使工作温度为60℃时的光路系统光学性能最佳;使用有限元方法分析该光路与相应的机械结构随温度变化时光学元件热形变的情况,通过添加SiO2气凝胶作为隔热材料进行光路系统的机械结构优化。优化结果表明,采用光机热集成优化设计方法后,优化后的光路与机械结构在工作温度40℃至80℃范围内探测器接收到的光功率始终在10^-4w量级,相比仅仅使用Zemax软件优化设计发射透镜与接收透镜方法(探测器接收到的光功率10^-6~10^-4w)有了显著的提升。     

新型薄膜电子材料——氢化非晶硅

 当今最重要的电子材料是半导体单晶硅,用它不但可制做各种二极管、三极管还可将成千上万个元件集成在一个小硅片上.从大型计算机到家用电器、儿童玩具,其核心部分都是用单晶硅做的集成电路.市场上需求多少半导体集成电路已经成为一个国家现代化水平的标志.单晶硅器件技术的发展一方面是不断提高单位芯片上的元件集成度,另一方面是向薄膜器件的新领域开拓.特别是在七十年代分子束外延技术出现以后,制做原子尺度的单晶薄膜已成现实.     

共轭读出法消除光致变色材料全息记录中的相位畸变

采用有机光致变色材料-吲哚俘精酰胺/PMMA薄膜作为可擦写全息记录介质,建立了一种能消除全息光存储中相位畸变的光路.此光路采用参考光的相位共轭光再现全息图,能有效消除物光路中由于光学元件失调和记录材料缺陷引起的相位畸变,是全息光存储中提高再现像像质的一种有用光路.     

基于双光子聚合的片上光学互连（特邀）

集成光子芯片是将激光光源、低损耗波导、调制器、探测器等多类光电器件结合在一起,实现功能化集成,在高速光通讯、量子信息处理、光学传感等领域有具有重要的应用。然而由于不同的光电器件基于不同材料体系,实现多材料体系的光电器件集成极其困难。传统的异质集成和单片集成方法难以同时解决定位精度不足、低拓展性、高损耗、低带宽等一系列问题。基于飞秒激光的双光子聚合技术具有高精度和高穿透的优势,可以实现多材料体系的片上微纳光学元件增材制造,具有极高的加工自由度。本文对片上光学元件的激光增材制造这一领域进行综述,探讨了光子引线键合和微空间光路元件两种技术路径,总结了现有技术的发展现状,并对未来的发展前景进行了展望。     

GaAs脊型波导Mach-Zehnder干涉调制器

半导体电光波导调制器是半导体集成光学中具有代表性的器件之一,在光纤通讯、光信息处理等方面有着广阔的应用前景。它能和半导体激光器、探测器、电子线路等各种光、电元件实现单片集成,使设备和系统减少接口,缩小体积,提高可靠性。随着光通讯的发展,半导体调制器件的研究也越来越受到重视,在理论分析、结构设计、材料研制和器件工艺技术等方面也都取得了很大进展。由于GaAs材料具有良好的电、光性能,首先被用于制作GaAs光波导Mach-Zehnder干涉调制器中。     

GaAs脊型波导Mach-Zehnder干涉调制器

半导体电光波导调制器是半导体集成光学中具有代表性的器件之一,在光纤通讯、光信息处理等方面有着广阔的应用前景。它能和半导体激光器、探测器、电子线路等各种光、电元件实现单片集成,使设备和系统减少接口,缩小体积,提高可靠性。随着光通讯的发展,半导体调制器件的研究也越来越受到重视,在理论分析、结构设计、材料研制和器件工艺技术等方面也都取得了很大进展。由于GaAs材料具有良好的电、光性能,首先被用于制作GaAs光波导Mach-Zehnder干涉调制器中。     

新的单晶生长法——分子束外延法

单晶薄膜在电子学领域里的必要性是越来越明显了。例如对于现在使用的半导体器件,如能采用优质单晶薄膜,其性能将会得到很大的改进;再有在薄膜光电路,薄膜光调制元件,半导体莱塞,用超晶格的负阻元件和量子振荡现象等方面也要用单晶多层薄膜。从前制备这些单晶薄膜采用的是气相和液相外延等方法,这些方法各有优点。今后     

纳米硅薄膜

非晶态硅薄膜是当前重要的人工功能材料,它具有亚稳态结构,具有一系列不同于晶态硅的特征.十余年来,用非晶硅薄膜材料已研制成各种类型的非晶态半导体新器件[1].然而,由于这种材料本身还存在一些弱点,如结构上的亚稳状态及不稳定性,工艺上不易做到很好的重复,有较强的光感生效应及热不稳定性;迁移率及载流子寿命远低于晶态硅等,因而它的进一步开发和应用受到了限制. 如何改进非晶硅薄膜材料的性能、质量以及寻求提高迁移率、载流子寿命这些重要参数是当务之急.近几年,国外不少研究工作又重新回到探索和改进非晶硅薄膜材料性能上来,从薄膜沉…     

浸没式光刻投影物镜光学薄膜

深紫外光刻是目前集成电路制造的主流方法,为实现更小的元件特征尺寸,必须采用浸没式投影物镜以提高光学系统的分辨率,由此向其中的薄膜光学元件提出了众多苛刻的要求。本文介绍了适用于浸没式光刻系统的薄膜材料及膜系设计,以及高NA光学系统所需的大角度保偏膜系;对物镜中最关键的浸液薄膜的液体环境适应性、疏水及防污染等关键问题进行了讨论;对衡量浸没式光刻系统性能的重要因素镀膜元件激光辐照寿命,尤其是浸液环境下的元件辐照寿命进行了分析。     

大规模集成光量子芯片实现高维度量子纠缠

正集成光学量子芯片技术,使用半导体微纳加工工艺实现各种核心光量子器件的片上集成,包括单光子源、量子态操控光路与量子态测量光路、以及单光子探测器等,从而可实现对量子信息的载体(单光子)进行处理、计算、传输和存储等功能~([1])。集成光学量子芯片技术具有稳定性高、性能好、体积小、制造成本低等优点,被认为是一种实现量子通信、量子计算和量子模拟等     

第八届全国固体薄膜学术会议在长春举行

第八届全国固体薄膜学术会议于 2 0 0 2年 8月 2 2～ 2 4日在长春举行。会议由中国电子学会电子材料学会、半导体与集成技术学会主办 ,中国科学院激发态物理重点实验室承办。来自国内外的近百名代表参加了此次大会。会议由中国科学院院士王守武、梁俊吾、吴德馨教授担任主席。中国电子学会电子材料学会秘书长夏永伟研究员、半导体与集成技术学会秘书长张维连教授出席了本次大会。大会共收到论文 68篇 ,内容涉及薄膜科学与技术的各个领域 ,展示了自 2 0 0 0年以来固体薄膜研究的丰硕成果。展现了固体薄膜的制备技术、薄膜的生长动力学、新型…     

薄膜测辐射热计

薄膜测辐射热计的主要元件是一个半导体薄膜热敏电阻。它比通常的测温元件如热电偶、热电堆、氧化物热敏电阻等具有更高的灵敏度和更小的响应时间,可以广泛地应用于脉冲激光能量、红外辐射、温度、光照和聚变等离子体辐射损失功率等多方面的测量。     

异质结

晶体管的发明,使电子技术产生了伟大的变革,而晶体管的核心是半导体p-n结,即同质结. 近年来,一种叫做异质结的半导体结构要],在半导体激光器、发光器件、太阳电池、光电接收器件、晶体管和集成光路等科学技术领域内别开生面,显示了它的优越性. 一、基本物理概念1.什么是异质结     

波导短程透镜的实验研究

波导透镜是集成光路〔IO〕中的最基本元件,它在IO中的作用类似体光学光路中的透镜.IO光信号处理系统如集成光学声光频谱分析器、导波声光卷积器、相关器、调频脉冲压缩器和矩阵乘法器等.系统中都需要用波导透镜.波导短程透镜较其它形式的波导透镜具有孔径大、旋转对称、无色差和插入损耗小的特点,所以特别引人注意.     

正电子湮没谱学研究半导体材料微观结构的应用进展

<正>电子湮没谱学技术在研究材料微观缺陷、微观结构方面有着独特的优势,尤其是在针对阳离子空位等负电性空位型缺陷的研究中,可以获取材料内部微观缺陷的种类与分布的关键信息.正电子湮没寿命和多普勒展宽能谱是正电子湮没谱学的最基本的分析方法,在半导体材料的空位形成、演化机理以及分布等研究方面能够发挥独特的作用;此外,慢正电子束流技术在半导体薄膜材料的表面和多层膜材料的界面的微观结构和缺陷的深度分布的研究中有广泛的应用.通过正电子技术所得到的微观结构和缺陷、电子密度和动量分布等信息对研究半导体微观结构、优化半导体材料的工艺和性能等方面有着指导作用.本文综述了正电子湮没谱学技术在半导体材料方面的应用研究进展,主要围绕正电子研究平台在半导体材料微观缺陷研究中对材料的制备工艺、热处理、离子注入和辐照情况下,各种缺陷的微观结构的表征及其演化行为的研究成果展开论述.     

微集成窄线宽半导体激光器仿真设计与线宽测试

介绍了一种基于扩展外腔和主振荡功率放大架构的780 nm片上集成窄线宽半导体激光器的设计方法.在激光器结构设计描述的基础上,介绍了主振荡功率放大光路设计、隔离器参数设计、尾纤光路设计的方法与仿真结果.基于该设计完成了 780 nm片上集成窄线宽半导体激光器的研制,介绍了参数实现情况,并对基于零拍法的激光线宽测试方法和测...     

纳米集成光路中的光源、光波导和光增强

使用近场光学显微术(scanning near-field optical microscopy, SNOM)研究了ZnO亚微米线端面出射性质,不同空间形貌Ⅱ-Ⅵ族半导体荧光器件光波导特性,二维光子晶体、准晶光子晶体对LED的出射增强作用以及表面等离激元(surface plasmon polariton, SPP)与半导体纳米荧光器件的相互作用,对纳米集成光路中的光源、光波导、光增强三个重要问题做了实验和理论上的分析.研究发现半导体微纳米线端面出射光束的质量与样品的直径有密切关系.通过合理地设计其直径和 关键词： 纳米集成光路 扫描近场光学显微术 光波导 光增强     

半磁半导体薄膜的热壁外延生长成功

半磁半导体是一种将磁性元素掺入半导体后生成的新材料,国际上自80年代开始受到重视.因它将物质的磁性与半导体性质结合起来,使两种最重要的固体属性可以在同一种材料中存在,因而产生出许多一般半导体材料所不具有的新现象和新特性,在未来的电子器件中会有重要应用. 半磁半导体有体材料和薄膜材料两类.在物理研究和应用上,薄膜材料的重要性更为明显.制备薄膜材料的方法,国际上一般采用分子束外延和化学气相淀积技术.国内除了有少数单位制备体材料外,薄膜材料的制备尚属缺门. 复旦大学应用表山物理国家重点实验室用简单的国产设备,建立了一套…