中红外4 μm波长下MgF2晶体脊形光波导的制备及特性研究（特邀）

为了研究离子与中红外晶体相互作用的机理,探索中红外晶体光波导的制备和性能,采用离子辐照技术结合精密金刚石刀切割,在MgF₂晶体材料中制备了深度17.5 μm、宽度14 μm的脊形光波导。采用SRIM软件模拟了C5+离子辐照MgF₂晶体的电子能量损伤和核能量损伤的过程,分析了波导的形成机理;模拟了波导的折射率变化,并对波导的近场模式进行了实验测量和理论模拟;采用热退火处理来降低波导的传输损耗,将传输损耗降低为0.4 dB/cm;微拉曼光谱证明离子辐照过程并未对MgF₂晶体波导区造成较大的晶格损伤。该工作表明,离子辐照技术结合划片机精密切割是一种十分成熟的脊形波导制备手段,制备的MgF₂晶体脊形光波导在中红外集成光学和光通讯领域具有广泛的应用前景。     

玻璃波导有效折射率的原位测量（特邀）

飞秒激光直写玻璃波导是快速制备三维集成光子芯片的一种重要手段,波导有效折射率的准确测量对于设计光子器件意义重大。设计并制备了一种断臂马赫-曾德尔干涉仪（MZI）结构对玻璃波导有效折射率进行原位精密测量。激光在断线区域和波导内的有效折射率不同,在传输相同长度下产生一定的相位差,最终导致不同的干涉结果。对断臂MZI结构的相位干涉结果进行处理,得到激光直写玻璃波导的有效折射率为1.504+7.7×10?4。利用RSOFT软件光束传播算法对器件进行模拟仿真,仿真结果与实验吻合良好。该精确测量玻璃波导有效折射率的方法对于提升光子芯片设计与制造能力具有重要意义。     

波导结构对905 nm隧道结级联半导体激光器的光束质量和功率的影响

近年来,激光雷达应用对探测距离和灵敏度提出了更高的要求。905 nm半导体激光器作为其理想光源也亟待提升峰值功率与光束质量。在这个背景下,基于非对称大光腔结构研究了不同增益区类型和波导结构对905 nm隧道结脉冲半导体激光器的光束质量和功率效率的影响。通过优化增益区类型和波导结构降低了体电阻和内损耗;增强了限制载流子泄露的能力,提高了器件在高电流下工作的峰值功率和电光效率;通过提高高阶模对基模的阈值增益比值,抑制高阶模式激射,降低了远场发散角。在此基础上,研制的800 μm腔长、200 μm条宽的四有源区半导体激光器在100 ns脉冲宽度、1 kHz重复频率的脉冲功率测试中,41.6 A的脉冲电流强度下实现了峰值功率输出177 W;垂直于PN结方向单模激射,远场发散角半高全宽为24.3°。     

CVD法不同条件下制备的多壁碳纳米管的Fenton氧化改性

碳纳米管经焙烧和稀硝酸纯化处理后,在相同的实验条件下,采用Fenton试剂产生的·OH分别对CVD法合成的两种制备条件不同的多壁碳纳米管进行氧化改性处理。红外光谱(FT IR)表明,改性后的两种碳管结构中都引入了羟基、羰基和羧基等含氧官能团。此外,由于制备条件不同,导致它们的石墨化程度、缺陷含量和抗氧化能力等性质也不同,因此CVD法制备条件能够对碳管Fenton氧化改性结果产生重要影响。机理分析表明,这些含氧官能团可以看作是具有强亲电性和强氧化性的·OH对碳管上缺陷位置和不饱和键进行攻击的结果。     

千克级窄分子质量分布聚苯乙烯的制备与表征

以正丁基锂为引发剂，以经过处理的工业级环己烷为溶剂、四氢呋喃为促进剂，用阴离子聚合的方法，在常压和惰性气体保护条件下，制得一系列千克级窄分子质量分布的聚苯乙烯，利用IR、^1H-NMR、GPC等技术对聚苯乙烯产物进行了表征，分析了影响聚苯乙烯的分子质量及分子质量分布的因素。     

纳米碳管电极上氧的电催化还原

以聚四氟乙烯为粘结剂制成了多壁纳米碳管（MWNT）电极.采用恒电位阶跃法和循环伏安法研究了MWNT电极在碱性溶液中的电化学行为，并对碱性溶液中溶解氧在该电极上的电化学还原行为进行了研究.实验结果表明： MWNT电极具有比石墨电极更高的孔隙率和电化学表面积；MWNT电极上O2还原成的反应为准可逆过程；在5～50 mV•s－1的扫描速率范围内，阴极峰电流与扫描速度成线性关系，表明MWNT电极上O2还原成的反应受吸附控制；对碱性溶液中的氧还原反应， MWNT比石墨具有更高的催化活性.     

环形腔高掺Er3 窄线宽光纤激光器实验研究

报道了采用光纤光栅（FBG）短直腔选频结构的环形腔窄线宽光纤激光器。采用约3m长高掺Er^3光纤，LD抽运阈值功率约为11mW，在25mW976nm有效抽运功率时输出信号功率为2．65mW，斜效率约为15％；输出激光3dB线宽小于0．01nm，20dB线宽小于0．04nm，边模抑制比（SMSR）为48dB；观察到输出信号光波长漂移范围为0．06nm。     

基片集成波导和微带转换器的理论与实验研究

基片集成波导(SIW)技术中非常重要的问题之一是该类波导与其它形式传输线的过渡问题.最近已有文章探讨了SIW与微带线过渡的一种锥形结构,在本文中对此类结构进行了全面的拓展,分析了直接过渡、凸型过渡和凹型过渡几种情况,并实验验证了C波段的微带SIW转换器.实验结果表明,在4.1～5.5GHz的频段内,驻波比小于1.2,插损优于0.5dB.     

波导平板裂缝天线阵的设计

利用商业软件HFSS的S参数仿真结果,采用等效网络法对矩形波导宽边纵缝进行互耦环境下的导纳计算;并利用天线远场幅度、相位方向图仿真结果,采用口径场反演方法,对阵中辐射缝参数进行修正。通过设计实例,验证了该方法非常适合于平板裂缝天线阵的设计,有效地提高了设计效率。