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     

共振腔增强型光电探测器

共振腔增强型光电探测器是近十年发展起来的新型探测器。它是在探测器内制备微共振腔并在中间插入激活层构成的。在这种结构中,由于共振腔对非共振波长的抑制及对共振光场的放大作用,使探测器的量子效率在共振波长处被增强,带宽－量子效率之积比传统的光电二极管提高了近３倍。由于它同时具备对波长的选择作用和高频响应特性,因而是光通信理想的探测器件。     

量子阱共振腔增强型光电探测器的高功率特性

通过测量1．55Mm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1．064μm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．     

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.     

基于导模共振的窄带可调谐滤波器

提出了一种分离的导模共振滤波器.该结构由光栅层和两个被空气薄层隔开的平板介质波导组成.使用时域有限差分法分析了该光栅结构在不同的结构参数下的光谱特性.研究表明,当TM偏振入射时改变空气薄层的厚度可以实现共振波长的可调谐,并且共振波长几乎随着空气薄层厚度线性变化.浅调制光栅被用于实现窄线宽特性.波长可调谐范围为1 515~1 558nm,半高全宽小于0.6nm.     

基于LED光谱可调谐光源的光电探测器相对光谱响应测量研究

提出了采用LED光谱可调谐光源测量光电探测器相对光谱响应,详细论述了测量原理和算法,计算中将辐射传输积分方程改写成求和方程,求和值与积分值的近似程度与波长间隔大小的选择有关,仿真分析了不同色温黑体作为探测目标时硅光电探测器和CCD在不同波长间隔下的信号求和值与积分值差异。仿真结果表明：10 nm波长间隔时,探测器信号求和值和积分值差异在0.2%以内,是波长间隔的理想值。最后分析了影响该方法测量精度的因素及其解决方案。该测量方法结构简单,避免了单色仪等仪器的测量传递误差。     

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.     

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.     

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.     

基于MEMS的波长可调谐微腔有机发光二极管的设计

利用MEMS空气腔在静电力作用下的变形,设计了一种波长可调谐的微腔电致有机发光二极管.通过外加电压,可调制发光中心波长.模拟计算了不同电压下的光谱特性,结果表明可以获得半宽度为2.14 nm,可调谐范围为150 nm的发光光谱.这在光互联的可调谐光源和彩色显示中有很好的应用前景.     

可调谐液晶滤波器的调谐性能研究

在电调谐液晶法布里一珀罗腔滤波器的连续调谐过程中,存在“透射峰跳跃”现象,影响器件的单调调谐性。为了改善器件的单调调谐性能,对此现象进行了分析,表明这是由于法布里—珀罗腔干涉级次在调谐过程中发生改变引起的;进而给出了法布里一珀罗腔透射波长λ,干涉级次m与腔内介质折射率n的关系,以及器件实际的有效调谐范围。当腔长为10μm、折射率差为0．05时,就可以使器件的单调调谐范围达到整个C波段。数值模拟与实验结果相吻合。并针对改善器件的单调调谐性能,提出了几种可行的方案。     

环形腔声光可调谐掺铒光纤激光器调谐范围的研究

介绍了一种基于声光可调谐滤波器(AOTF)的可调谐掺铒光纤激光器。从掺铒光纤放大器的速率方程和传输方程出发,推导出声光可调谐掺铒光纤激光器的输出公式,理论上解释了该环形腔声光可调谐掺铒光纤激光器调谐范围仅决定于掺铒光纤的增益带宽;并在实验中测得该激光器调谐范围为1 526.05 nm到1 560.63 nm,这个区间对应着实验所得掺铒光纤自发辐射谱的增益区间,从而验证了理论推导所得结论。     

具有宽调谐范围的微纳光机电系统可调谐垂直腔面发射激光器研究

基于微纳机械技术设计得到了可调谐垂直腔面发射激光器结构,将具有Al_0.8Ga_0.2As牺牲层结构的DBR反射镜制备成微纳光机电系统,并与多量子阱有源区光纵向耦合结构相结合.其中,微纳光机电DBR结构不再是简单的分布布拉格反射镜,而是对光波具有高调制作用的可动微纳机械反射镜系统,并在静电力作用下可以动态调谐VCSEL谐振腔的激射波长.实验结果显示,当激光器调谐电压从0 V增加到7 V时,对应激射波长将从968.8 nm蓝移到950 nm,整个调谐范围达到了18.8 关键词： 垂直腔面发射激光器 微纳光机械 波长可调谐     

金属-介质-金属多层结构可调谐Fabry-Perot共振及高灵敏折射率传感

顶层透光、底层不透光的金属-介质-金属多层结构可以产生窄带完美吸收共振,用于测量介质层待测液体的折射率变化.本文通过构建Fabry-Perot共振解析模型,准确复现了该结构的响应光谱,给出了其共振波长、品质因子、半高全宽和灵敏度的解析表达式,并分析了介质层厚度对光谱的谐振波长和线宽的调谐机制,明确了其物理机理.基于8阶Fabry-Perot共振的金属-介质-金属多层结构,用于折射率传感时的品质因子及优值分别达到2162.8和1648.1 RIU–1.针对极小的折射率扰动,通过在奇异点状态叠加Fabry-Perot共振的调谐机制,提出了通过测量奇异点波长处反射系数的增加量或散射矩阵本征值的分裂量,实现对待测液体折射率的可调谐式传感的方案. Fabry-Perot模型解析结果显示,当待测液体的折射率变化为10–4 RIU时,基于8阶FabryPerot共振的金属-介质-金属多层结构的前向反射系数增加量和本征值分裂量分别达到0.319和1.1279.     

基于一维耦合腔光子晶体的声光可调谐平顶滤波器的研究

本文利用一维耦合腔光子晶体,提出了一种声光可调谐平顶滤波器.该滤波器利用声光效应,通过改变超声波频率使一维耦合腔光子晶体透射谱的平顶滤波器的中心波长产生漂移,从而实现可调谐的滤波功能.基于传输矩阵法和声光效应理论,建立了这种平顶滤波器的理论模型;利用COMSOL软件,对平顶滤波器的矩形度、通带带宽、插入损耗、可调谐特性...     

可调谐光纤环形腔激光器输出特性的理论与实验研究

提出一种简单的理论模型,并通过数值模拟详细研究了可调谐光纤环形腔激光器的输出特性随掺铒光纤长度、输出耦合比、抽运功率、腔内损耗等参量的变化关系.理论分析得到,通过参量优化可以实现在铒离子增益范围内超过130nm带宽(1500—1630nm)的激光输出.实验获得了100nm带宽(15185—16185nm)的可调谐激光输出,激光器输出功率高,信噪比在大部分可调范围内高于60dB,实验结果与理论分析符合得较好 关键词： 掺铒光纤 光纤环形腔激光器 可调谐 光纤珐布里珀罗滤波器     

钾原子532nm可调谐超窄带光学滤波器的研究

对钾原子（4P1/2→4S1/2）态532nm 可调谐超窄带光学滤波器（T-ESFADOF）进行了理论和实验研究，建立了外电场中T-ESFADOF的理论模型，编程计算了T-ESFADOF透射谱，实验测得不同电场强度下T-ESFADOF透射谱，给出T-ESFADOF透射谱中心频率频移量随电场变化的分布曲线，并于理论计算曲线进行了比较. 关键词： 钾 线芯透射 可调谐超窄带滤波     

基于二维光栅的偏振无关波长可调谐垂直腔面发射激光器

为了能够实现垂直腔面发射激光器(VCSEL)偏振无关特性,提出了将偏振无关光栅与half-VCSEL集成的方法。基于严格耦合波法,分析了光栅参数对偏振无关二维光栅反射特性的影响,经过模拟计算,发现在光栅周期为691～719 nm、光栅宽度为408.73～467.60 nm时,偏振无关二维光栅有210 nm的高反射带宽。将偏振无关二维光栅与中心波长为1.55μm的half-VCSEL进行集成,得到了中心波长为1.55μm的偏振无关波长可调谐VCSEL,经过光学传输矩阵计算,可得该偏振无关波长可调谐VCSEL的波长调谐范围可达93 nm。     

一种新型可调谐环型腔掺饵光纤激光器输出特性的研究

理论分析了光纤光栅调谐量与光纤应力和拉伸系数间的关系,实验研究了环行腔掺铒光纤激光器的最佳输出耦合比、调谐波长与新型可调谐光纤光栅挤压长度的关系以及不同耦合比对激光线宽和调谐范围的影响。在最佳输出耦合比为9:1时得到3.8mW最大激光输出功率,在耦合比为7:3时最大调谐范围为7.85nm。     

新型结构可调谐全光波长转换器的理论与实验研究

可调谐波长转换器是智能化光网络中的关键光电子器件. 提出了一种基于半导体光放大器的环形激光器实现连续可调全光波长转换的方案，建立了该方案的理论模型. 理论计算和实际测定了不同条件下波长转换的输出特性，实验结果与理论计算基本符合. 实验中实现了40nm范围内连续可调、转换速率为2.5Gb/s的交叉增益调制型波长转换. 关键词： 可调谐波长转换 半导体光放大器 环形腔