硅基光导波结构的特性研究

研究了在硅基底上采用等离子增强化学汽相淀积（ＰＥＣＶＤ）氮氧化硅（ＳｉＯＮ）所形成的包括通道波导、条汉志、倒脊型波导等多种结构的特性，通过对测试结果进一步分析，总结出有关结论并提出一些改进方法。     

光电子学和光电子产业专题系列介绍：光计算发展的动态和前景

本文综述了光计算的主要研究领域和发展动态．介绍了光计算的意义目的，发展方向和技术特点．     

支撑光网络发展的硅基光电子技术研究

作为大规模集成电路和化合物半导体光电子器件的制造技术共同构成的一门高新技术 ,硅基光电子技术越来越受到重视 .文章着重介绍中国科学院半导体研究所外延生长SiGe/Si量子结构和Si基器件研究的结果 :采用自行设计的UHV/CVD系统 ,成功地生长出Ⅱ型SiGe/Si量子阱和量子点 ,直到 2 5 0K仍能观察到自组织生长Ge/Si(0 0 1 )量子点的发光峰 ;研制成功SiGe/Si谐振腔增强型光电二极管 (RCEPD)、Y分支MZI光调制器和多模干涉 -马赫 -曾德干涉型光开关等Si基光电子器件 ;1 .3μm处RCEPD的量子效率达到 4 .2 % ,- 5V偏压下暗电流密度 1 2 pA/ μm2 ;2× 2热光型光开关的响应时间小于 2 0 μs,两输出端关态串扰为 - 2 2dB ,通态串扰为 - 1 2dB .     

量子线,量子点和它们的激光器

介绍了半导体量子线、量子点的自组织生长法和掩膜表面选择局部生长法，讨论了量子线、量子点激光器的优点以及遇到的问题，指出了大小均匀性是实现量子线、量子点激光器的主要障碍．     

半导体红外量子点发展现状与前景

半导体量子点具有独特的光学与电学性质,特别是红外量子点良好的光稳定性和生物相容性等优点使其在光电器件、生物医学等领域受到广泛关注。综述了吸收或发射光谱位于红外波段的量子点在激光、能源、光电探测以及生物医学等方面的应用现状与前景,归纳了适用于红外量子点材料的制备方法,并对比了不同方法在应用中的优势。半导体红外量子点材料选择丰富、应用形式多样:InAs量子点被动锁模激光器在1.3 μm波长处产生7.3 GHz的近衍射极限脉冲输出;InAs/GaAs量子点双波长激光器可泵浦产生0.6 nW的THz波;PbS量子点掺杂光纤放大器可在1.53 μm中心波长处实现10.5 dB光增益,带宽160 nm;CdSeTe量子点敏化太阳能电池、异质结Si基量子点太阳能电池的总转换效率可达8%和14.8%;胶质HgTe量子点制成的量子点红外探测器(QDIP)可实现3 μm~5 μm中波红外探测,Ge/Si量子点可实现3 μm~7 μm红外探测;CdTe/ZnSe核壳量子点可用于检测DNA序列的损伤与突变。半导体红外量子点上述应用形式的发展,将进一步促进红外光电系统向高效、快速、大规模集成的方向演进,也将极大地促进临床医学中活体成像检测的应用推广。     

基于量子点半导体光放大器全光波长变换特性

从光电集成电路的角度出发,根据量子点半导体光放大器(QD-SOA)中载流子跃迁速率方程和光场传输方程,建立了QD-SOA等效电路模型,并通过电路仿真的方法对QD-SOA的增益谱、饱和增益特性等进行了仿真和分析;利用QD-SOA的交叉增益调制研究了速率分别为40Gbps、100Gbps和160Gbps时的波长转换特性,并分析了不同的偏置电流、功率的信号光和探测光对输出信号消光比和Q值的影响,其转换速率可达到100Gbps,消光比ER约为10dB,Q值约为2.2.该研究对提高基于QD-SOA的交叉增益调制波长转换的性能具有指导意义.     

光集成器件和MOEMS中硅基衍射器件的研究

介绍了光集成器件和MOEMS中硅材料和衍射光学元件的应用。在此基础上分析了硅基衍射光学元件在光集成器件和MOEMS中的重要地位;描述了几种常见形态的硅基衍射光学元件,简单分析了难于获得垂直于硅基底的衍射光学元件的原因。     

硅基光源的研究进展

随着人们对大容量、高速和低成本的信息传播的要求越来越迫切, 近年来硅基光电子学得以蓬勃发展, 但硅基光源一直没有得到真正的解决, 成为制约硅基光电子学发展的瓶颈. 硅的间接带隙本质给高效硅基光源的实现带来很大困难, 实用化的硅基激光是半导体科学家长期奋斗的目标. 本文分别介绍了硅基发光材料、硅基发光二极管和硅基激光的研究进展, 最后总结了目前各种硅基光源面临的问题和未来的发展方向.     

硅基光子集成研究进展

报道了国际上关于硅基光子集成的最新研究进展和本课题组在该领域的研究成果,包括对一些光收发模块、III-V族/硅基激光器等集成器件的结构改进和工艺的探索,展示了兼容互补金属氧化物半导体工艺的硅基光子集成在信息技术领域中的巨大前景.可以预见,硅基光子集成已成为硅光子学的主要研究内容,硅光子学及硅基光子集成的发展目标是趋向更高速率、更低功耗及更大集成密度.     

Quantum dot lasers and integrated optoelectronics on silicon platform

Chip-scale integration of optoelectronic devices such as lasers, waveguides, and modulators on silicon is prevailing as a promising approach to realize future ultrahigh speed optical interconnects. We review recent progress of the direct epitaxy and fabrication of quantum dot （QD） lasers and integrated guided-wave devices on silicon. This approach involves the development of molecular beam epitaxial growth of self- organized QD lasers directly on silicon substrates and their monolithic integration with amorphous silicon waveguides and quantum well electroabsorption modulators. Additionally, we report a preliminary study of long-wavelength （〉 1.3 μm） QD lasers grown on silicon and integrated crystalline silicon waveguides using membrane transfer technology.     

固体激光器与光纤激光器对光子晶体光纤棒耦合的分析与对比

耦合效率的高低与耦合后光斑的好坏直接影响着光子晶体光纤棒的放大效果,因此需要对种子光的耦合效果进行研究,选择合适的激光器作为种子源。本文对光子晶体光纤棒在固体激光器与光纤激光器两种情况下的耦合效率进行了理论分析;模拟计算了两种激光器情况下耦合效率的变化规律以及对准误差对耦合效率的影响;选择合适的透镜或透镜组,使用两种激光器对光子晶体光纤棒进行了耦合实验;对比两种激光器的耦合效果可知:固体激光器的耦合效率最高只能达到62.4%,而光纤激光器的耦合效率可以达到80%以上;在光纤激光器耦合情况下,对不同功率注入时耦合效率,以及耦合后光斑进行了实验分析。得到的实验结果对后续光纤棒的放大实验具有指导作用。     

Quantum dot lasers and integrated optoelectronics on silicon platform Invited Paper

Chip-scale integration of optoelectronic devices such as lasers, waveguides, and modulators on silicon is prevailing as a promising approach to realize future ultrahigh speed optical interconnects. We review recent progress of the direct epitaxy and fabrication of quantum dot (QD) lasers and integrated guided-wave devices on silicon. This approach involves the development of molecular beam epitaxial growth of selforganized QD lasers directly on silicon substrates and their monolithic integration with amorphous silicon waveguides and quantum well electroabsorption modulators. Additionally, we report a preliminary study of long-wavelength (> 1.3 μm) QD lasers grown on silicon and integrated crystalline silicon waveguides using membrane transfer technology.     

Broadrange tunable slow and fast light in quantum dot photonic crystal structure

Slow and fast light processes, based on both structural and material dispersions, are realized in a wide tuning range in this article. Coherent population oscillations(CPO) in electrically tunable quantum dot semiconductor optical amplifiers lead to a variable group index ranging from the background index(nbgd) to ～ 30. A photonic crystal waveguide is then dispersion engineered and a group index of 260 with the normalized delay-bandwidth product(NDBP) of 0.65 is achieved in the proposed waveguide. Using comprehensive numerical simulations, we show that a considerable enhancement of slow light effect can be achieved by combining both the material and the structural dispersions in the proposed active QDPCW structure. We compare our developed FDTD results with analytical results and show that there is good agreement between the results, which demonstrates that the proposed electrically-tunable slow light idea is obtainable in the QDPCW structure.We achieve a total group index in a wide tuning range from nbgdto ～ 1500 at the operation bandwidth, which shows a significant enhancement compared with the schemes based only on material or structural dispersions. The tuning range and also NDBP of the slow light scheme are much larger than those of the electrically tunable CPO process.     

聚焦离子束研制半导体材料光子晶体

介绍了利用聚焦离子束设备在多种半导体材料上成功研制的近红外波段二维光子晶体，给出了相关微加工结果，发现微加工的尺寸和理论设计尺寸相吻合；测试了所加工的无源光子晶体光子带隙和有源光子晶体的发光谱. 实验证明聚焦离子束可以研制二维光子晶体及相关光子晶体器件. 关键词： 聚焦离子束 半导体材料 光子晶体     

以各向异性介质为衬底的共面紧凑型光子带隙结构

共面紧凑型光子带隙（UC_PBG）结构是一种以微带基片为载体的周期性平面结构.将介质衬 底取为各向异性媒质并运用直线法进行分析，详细介绍了方法的实现过程.对不同介质参数 的UC_PBG进行了计算，结果表明，在这些UC_PBG能带结构中带隙存在甚至有所展宽. 关键词： 共面紧凑型光子带隙 各向异性介质 直线法     

SNOM应用于光电材料和器件的光学特性的探测和表征

介绍了近场光学及近场探测的原理 ,给出了其用于光电器件研究中的一些结果。近场光学方法具有超衍射分辩的本领和纳米局域光场探测的能力 ,适用于多种光电材料的探测与表征 ,包括 :LD、光纤波导器件、光子晶体器件等。纳米局域光场和倏逝场的探测发现了许多远场探测无法得到的结果 ,为光电器件纳米结构的研究提供了有力证据     

基于光注入半导体激光器单周期振荡的光子微波产生及全光线宽窄化

本文对基于光注入半导体激光器的单周期动力学态产生光子微波并利用光反馈压缩其线宽进行了实验研究. 研究结果表明: 通过适当调节注入参数, 能对该方法产生的光子微波频率在数十GHz范围内进行连续、大范围地调节; 通过引入光反馈并精细调节反馈强度, 光子微波的线宽能够从40—100 MHz的范围被压缩约两个数量级至300—900 kHz范围;反馈长度对光子微波的线宽几乎没有影响, 但当反馈长度精细变化时, 光子微波频率会出现一定范围内的周期性漂移.     

Single mode lasers based on monolithic integration of ridge waveguides with 2D photonic crystal waveguides

The monolithic combination of active light sources with photonic crystal (PC) waveguide components is a key building block for future highly integrated photonic circuits. We demonstrate the coupling of light from an InGaAs/AlGaAs ridge waveguide laser to a monolithically integrated 2D PC waveguide. The PC guide is formed by removing three or five rows in a triangular lattice of air rods etched into the semiconductor. A tapered ridge waveguide geometry is demonstrated to improve coupling efficiency, so that maximum output powers of up to 10 mW from the PC waveguide are achieved. The resulting coupled cavity laser shows single mode emission with side mode suppression ratios > 35 dB over a broad range of injection currents.