Er3+/Yb3+共掺磷酸盐光波导激光器弛豫振荡特性分析

从Er³⁺/Yb³⁺共掺磷酸盐玻璃材料能级结构和离子跃迁过程出发, 基于速率方程理论模型, 建立基于时间的速率方程组, 并运用龙格-库塔算法对其进行数值求解. 分析在980 nm激光器单向泵浦下输出功率的动态特性, 得到了描述谐振腔内光子数和反转粒子数交替变化的弛豫振荡曲线, 并对弛豫振荡峰值功率衰减特性进行研究, 衰减时间常数随泵浦功率、波导长度及输出镜反射率变化而变化. 进一步讨论泵浦功率、波导长度和输出镜反射率对振荡频率、结束时间的影响. 在高反射率条件下, 波导长度对振荡频率的影响较小, 而与泵浦功率成正比, 振荡结束时间随这3个参数的增加而减小. 这些特性分析及结果为Er³⁺/Yb³⁺共掺磷酸盐光波导激光器设计提供了理论依据.     

75 fs全光纤超短脉冲激光器

报道了利用光纤非线性偏振旋转锁模方法, 使用正常色散的高掺铒光纤提供高增益的同时, 补偿谐振腔中普通单模光纤的反常色散, 在展宽脉冲光纤环形激光器中直接产生了75 fs的超短脉冲输出. 在125 mW的抽运光功率下, 其平均输出功率大于15 mW, 重复频率为25.9 MHz, 光谱宽度达到53 nm, 同时输出脉冲的能量也获得了极大的提高, 单脉冲能量达到0.6 nJ. 该激光器操作简单, 在锁模情况下运行稳定, 其全光纤结构更有利于小型化和便携化.     

GaAs基光子晶体垂直腔面发射激光器

成功研制了光子晶体垂直腔面发射激光器, 实现了连续电注入激射, 工作波长为850 nm, 最小阈值为2 mA, 最大阈值为13.5 mA, 其中光子晶体的晶格常数在0.5~3 μm范围, 占空比在0.3~0.7范围. 发现器件能否激射依赖于光子晶体参数, 而激光器的阈值、出射功率、出射模式与光子晶体的晶格常数、占空比、缺陷大小等因素有关.     

Ⅱ—Ⅵ族宽禁带半导体应变层超晶格的折射率测量

ZnS、ZnSe、ZnTe等宽禁带半导体材料构成的超晶格和量子阱结构可望在可见光光电子器件领域发挥重要作用,特别是它们可制成600—700nm光电子器件,在高密度光学信息系统中的应用,前景非常诱人。因此人们正加紧努力研制基于这种材料的光波导、激光器及光学     

聚合物S形脊波导的优化设计

首先利用变分有效折射率法对聚合物脊形多模光波导基模和高阶模的色散特性与横向场分布进行分析, 研究了波导结构参数对色散特性的影响, 计算出TM基模和高阶模的光场分布, 得出了聚合物脊形光波导的单模传输条件. 然后利用广角有限差分束传播法和有效折射率法研究了S形脊波导圆弧曲率半径与弯曲损耗的关系, 得出了如下结论: 当圆弧曲率半径大于5000 μm后, 即使波导曲率半径增大, 波导的弯曲辐射损耗已不会再明显减小, 光已可以在S形脊波导中稳定地传播了.     

1.0eV GaAs基InAs量子点太阳能电池

三结InGaP/GaAs/Ge太阳能电池理论设计中加入带隙为1.0 eV的材料代替带隙为1.4 eV的GaAs中间电池有助于解决多结串联电池的电流阻塞效应实现电流匹配,然而带隙为1.0 eV的InGaAs和GaInNAs外延困难.我们利用分子束外延方法外延得到In0.15Ga0.85As量子阱,InAsdots-in-well量子点以调整太阳能电池带隙.X射线衍射谱中观察到了量子阱的多级卫星衍射峰,量子阱界面陡峭.扫描透射图显示量子点呈金字塔状,量子点的高度约为12 nm,底边长约为27 nm.由原子力显微镜图可知,量子点密度约为2×10~(10) cm~(-2).低温光致发光谱显示量子点在As4束流下呈双模分布.光电流响应谱显示InAsdots-in-well量子点太阳能电池吸收波长可以达到1300 nm,相应于带隙约为1.0 eV.器件J-V特性显示短路电流相比于GaA s标准p-i-n电池增加了37.8%.这表明该InAsdots-in-well量子点太阳能电池有望改善多结太阳能电池的设计中的电流阻塞效应,实现电流匹配,在多结太阳能电池的设计中具有广阔的应用前景.     

掺Yb3+大模场光子晶体光纤激光器获210 W输出

利用掺Yb³⁺双包层大模场光子晶体光纤(LMA PCF)构建激光器, 实现了中心波长为1.05 μm的210 W高功率连续激光输出. 使用光纤的长度为2 m, 其每米产生的激光高达105 W. PCF由中心波长为976 nm的半导体激光器双端抽运. 该光纤激光器的斜率效率为76%, 光束质量平方因子M²在x和y轴上分别测得为1.06和1.08. 在高功率激光输出情况下无任何热光损伤发生.     

非等温模型下多量子势垒结构对LED性能的影响

引入了多量子势垒结构作为发光二极管的电子阻挡层来提高其性能.在非等温多物理场耦合模型下,对芯片的内量子效率、发热特性、光谱特性、以及光电转换效率做了系统分析.结果表明:发光二极管的内量子效率及光电转换效率得到显著改善,光谱强度明显升高,且多量子势垒结构的引入保证了芯片的热稳定性和发光稳定性.原因主要是由于多量子势垒结构的引入改善了电子阻挡层的能带结构,减少了漏电流,显著增强了活性区中载流子浓度.     

外腔多量子阱激光器混沌双劈双反馈多参数控制方法研究

提出外腔多量子阱激光器混沌双劈双反馈多参数控制方法, 建立双劈控制下激光双反馈动力学物理模型, 理论上给出控制系统稳定时频率失谐及稳定范围等. 通过平移或滑动激光器外腔光路中的光器件劈来调节控制反馈光的光程, 能够改变二反馈光的延时时间和反馈强度, 在物理上可实现二个反馈光的多参数混沌控制. 数值结果证明该方法可以控制激光混沌到稳定态、单周期态以及多周期态等, 能使激光器输出周期光脉冲平均功率增加.     

晶格匹配型单量子阱GaAs/AI_xGa_(1-x)As半导体电极的光电化学行为

近年来,在半导体光电化学领域中,半导体超晶格(量子阱)材料作为一种新型的光电极的研究已引起人们广泛的注意和重视.由于半导体超晶格(量子阱)能带的量子化,因此具有许多完全不同于体材料的新特性,如其量子阱中的激子受到阱宽的限制不仅寿命长于相应的体材料,而且有较强的光吸收性能;量子阱中光生热载流子的能量驰豫明显慢于体材料,具有较长的热载流子寿命,大大增强了热载流子效应以及其载流子迁移率大于体材料等.这些特性都有利于提高光能的转换效率.本文研究了晶格匹配型单量子阱GaAs/Al_xGa_(1-x)As电极     

半导体量子点与谐振腔杂化系统的强耦合

量子比特的可扩展性是实现实用量子计算机的前提.利用微波谐振腔中的光子作为媒介实现非局域量子比特间的长程耦合与信息交换,为固态量子计算提供了一种重要的大规模扩展方案.然而由于外界噪声大、耦合强度弱等各种因素限制,在前期实验中半导体量子比特一直未能实现与微波光子间的有效信息交换,亦即未能实现比特与光子间的强耦合.近年来,随着实验上半导体量子比特的性能优化及高阻抗微波谐振腔的应用,利用微波谐振腔耦合半导体量子比特取得一系列重要突破,电荷和自旋量子比特与腔的强耦合均已实现,量子比特间的耦合距离也得到极大扩展.本文围绕半导体量子点-微波谐振腔杂化系统,简要介绍实现量子比特与微波光子强耦合的原理、实验实现及进展.     

1.1 GHz亚10 fs掺钛蓝宝石激光振荡器

通过对腔内元件进行色散分析, 在啁啾镜色散补偿技术的基础上, 采用四镜环形腔结构, 在功率为7 W的连续532 nm激光抽运下, 成功实现了脉冲宽度小于10 fs的超短激光脉冲的输出, 脉冲重复频率可达到1.1 GHz, 通过未镀膜的尖劈耦合输出的脉冲平均输出功率为30 mW, 光谱全宽覆盖了670~920 nm波段的超宽带光谱.     

有限孔径相位共轭腔中的横模

近十年来不少作者对相位共轭反射镜(PCM)和相位共轭光学谐振腔(PCR)感兴趣,认为它们可用于提高激光器的质量。我们知道,普通谐振腔激光器输出激光束的场结构、发散角、频谱等性质,和激光束场结构、功率、频谱的稳定性,以至激光器的效率等,都依赖于腔中横糢的性质。但是人们对PCR中横模性质的了解却至今还是十分缺乏的。不少作者在研究中     

GaInP/GaAs/Ge三结叠层光电池光谱响应的温度特性

利用金属有机物化学气相沉积法(MOCVD)制备了转化效率达27.1%的GaInP/GaAs/Ge三结叠层电池, 并对其光谱响应的温度特性进行了测量研究. 通过光谱响应曲线观察到各子电池的吸收边随温度升高发生红移, 这主要归因于电池材料禁带宽度的变窄效应. 根据光谱响应数据计算得到的GaInP/GaAs/Ge叠层电池各子电池在室温下的短路电流密度分别为12.9, 13.7和17 mA/cm², 且叠层电池的短路电流密度的温度系数为8.9 μA/(cm²·℃). 最后, 根据叠层电池的串联结构推导了其电压温度系数为-6.27 mV/℃.     

高脉冲能量大模场面积光子晶体光纤飞秒激光器

报道了一种支持高单脉冲能量输出的被动锁模飞秒光纤激光器. 该激光器使用具有极低非线性系数的掺Yb³⁺双包层大模场面积偏振光子晶体光纤作为激光增益介质, 具有很好的环境稳定性. 激光器基于线形腔结构, 没有色散补偿, 利用半导体可饱和吸收镜 (SESAM)实现自启动锁模, 获得了平均功率为2.5 W, 重复频率为51.4 MHz (对应于50 nJ的单脉冲能量), 脉冲宽度为4.2 ps的稳定的连续波锁模脉冲输出. 经腔外色散补偿, 脉冲宽度压缩至410 fs. 当激光器输出功率比较低时, 脉冲成形由SESAM的非线性吸收决定, 而在高功率输出的情况下, 激光器的锁模运转主要取决于自相位调制展宽光谱与增益带宽的限制之间的平衡.     

聚合物近红外发光二极管

设计双层器件结构(ITO/PEDOT/P-PPV/PFHDNT/Ba/Al)制备高效率近红外发光二极管, 其中P-PPV为发绿光的苯基取代的PPV衍生物, PFHDNT为近红外发光的9,9-二辛基芴(DOF)与4,7-二(3-己基噻吩)-2,1,3-萘并噻二唑(HDNT)的共聚物(PFHDNT10). 经优化PFHDNT10和P-PPV薄膜厚度, 得到器件的外量子效率高达2.1%(激发电流35 mA/cm²), 流明效率0.3 cd/A, 较单层结构器件的发光效率(0.9%)提高了两倍以上, 发光光谱峰值为750 nm, 色度坐标CIE1931为 (0.67, 0.30), 位于近红外区域. 研究表明, 增强的发光效率主要原因是P-PPV层具有电子阻挡作用及向PFHNDT10共聚物进行了有效能量转移.     

二维光子晶体线缺陷波导慢光抽运增强光参量增益

推导了非线性光子晶体线缺陷波导中抽运光群速度与光参量放大增益的理论模 型. 理论结果表明, 慢光抽运可以增强光参量放大效应. 为获得相同的增益, 当波导长度不变时, 慢光波导所需的抽运光功率可以减少为普通波导的(v_gn/c)²; 当抽运光功率不变时, 慢光波导所需的长度可以减少为普通波导的(v_gn/c)², 其中n为普通波导的材料折射率, v_g为慢光波导的群速度, c为真空中的光速. 数值计算结果验证了我们的理论预测.     

InP基UTC-PD的理论分析与模拟

首先采用漂移-扩散理论分析了单行载流子光电探测器(UTC-PD)的光电流响应. 利用器件仿真器ATLAS建立了UTC-PD的器件模型, 并对优化设计的InP/InGaAs PD的能带结构和性能参数作了二维模拟. 模拟结果表明, 光敏面为14 ?μm×1 μm、反偏电压为2 V时, 光电流响应的线性动态范围达60 mW, 响应度和?3 dB带宽分别为0.16 A/W和40 GHz. 当输入光脉冲宽度为10 ps时, 光电流响应的峰值达1.3 mA, 半峰全宽(FWHM)为28 ps.     

光伏双色GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器

GaAs/AlGaAs多量子阱红外探测器是基于量子阱导带内子能带间或子能带到扩展态间的光电子跃迁对红外辐射的吸收特性而研制成的新型红外探测器.它具有响应速度快(皮秒量级)、量子效率高、波长和带宽可调、热稳定性好、抗辐射能力强等特点,有利于制成大面积焦平面列阵红外探测器.近年来为了充分利用GaAs/AlGaAs量子阱材料的特点和优势,研究和探索新结构新器件的工作一直不断,其中光伏和双色红外探测器具有重要价值.光伏型探测器与信号处理电路易于集成,结构简单,功耗小,工作温度也较高,因而有利于发展焦平面列阵技术;3～5μm和8～12μm两个波段是重要的大气传输窗口,能同时工作在此波段的双色器件在军事、民用上有着特殊应用前景.本文的工作就是试图在理论上提出一种集光伏双色于一体的量子阱红外探测器结构.1 器件设计理论最近,AT＆T Bell实验室Capasso小组证实,在量子阱层中,波函数的局域化也可以发生在大于势垒高度的连续态中.在主量子阱结构两旁的垒区中引入方势阱叠层,这些方势阱称作Bragg反射阱,由于Bragg方势阱宽度接近主量子阱连续态电子de Broglie波长的1/4,故反射相干作用可使主量子阱区的连续激发态密度集中于某些能量处,从而增加基态到这些准束缚态的跃迁振子强度,这对于实现器件光电吸收     

超高频38.5GHz半导体碰撞锁模皮秒光脉冲的产生

半导体超短光脉冲在长波长时分复用光纤通讯,超快数据处理,电光采样系统具有广泛应.常用的半导体短光脉冲产生方式有:增益开关技术、Q开关技术、锁模技术等.无论从理论上还是实践上,重复频率最高,宽度最窄的脉冲都是由锁模技术得到的.通过使用集成技术可以克服扩展腔结构中常见的机械稳定性不好,光路不易调整.而且存在复腔效应等缺点.在碰撞锁模激光器中,由于碰撞锁模效应和可饱和吸收体的吸收作用,脉冲前沿被吸收,后沿被光腔中的瞬间光栅散射,脉冲宽度得到大幅度削减.我们利用集成技术制备了1.5μm波长InGaAsP 碰撞脉冲锁模量子阱(CPM-QW)激光器(LD),测量得到脉宽5.1ps.