氧化锌微腔激光的模式调控

振荡模式的调控与单模激光的实现是微腔激光器走向实际应用所需解决的关键问题.本文从微腔模式的基本理论出发,按不同的调控机理梳理了ZnO微腔激光在模式调控方面的主要进展.首先,阐述了分布布拉格反射(DBR)或分布反馈(DFB)结构、腔体尺寸控制、游标效应等传统静态调控方式在ZnO微腔激光模式调控中的结构设计与研究进展;进一步讨论了通过压电、电光等物理效应调制折射率来实现ZnO微腔激光模式的动态调控;最后,综述了表面等离激元效应在实现纳米激光调控方面的最新进展,并系统分析了相关调控手段在ZnO微腔激光模式调控中的优点及存在问题.这些模式调控的方法不仅适用于ZnO紫外激光,同时也为其他材料、其他波段的微腔激光提供了参考.     

基于重构-等效啁啾技术的三相移和双周期调制的分布反馈半导体激光器的数值研究

提出基于重构-等效啁啾(REC)技术设计的等效三相移分布反馈(DFB)半导体激光器,并进行了数值分析. 同时将多相移和周期调制(CPM)结构相结合, 提出一种新型的具有复杂光栅结构的分布反馈半导体激光器, 即双周期调制结构. 与双相移的分布反馈激光器相比较, 这种结构沿激光器腔有更加平坦的光场分布, 但是它们的功率-电流(P-I)曲线几乎相同. 同时基于等效-重构啁啾技术, 设计和分析了等效双周期调制半导体激光器. 数值分析结果表明, 类似于相移、甚至是任意的光栅周期变化结构, 都可以利用改变取样结构的方法去等效地实现. 但是, 他们的内部和外部的光学特征几乎和实际的相移, 以及任意变化光栅周期的分布反馈激光器的光学特性几乎相同. 等效-重构啁啾技术的一个突出优点是, 仅仅改变的是取样结构, 而种子光栅(取样结构中的实际的光栅)的周期是均匀的, 所以低成本的标准的全息曝光技术就可以实现它的制造. 因此, 相信这种方法可以实现各种高性能的结构复杂的分布反馈半导体激光器的低成本规模化生产.     

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.     

非原生掺杂半绝缘磷化铟(InP)及其应用对比

过去的几年中,由于1.31和1.55 μm波长半导体激光器在光纤通信领域得到了广泛的应用。磷化锢(InP)衬底材料的研究和规模化生产因此受到了极大的推动,并已逐步成为继硅(Si)和砷化镓(GaAs)之后又一重要的化合物半导体材料.与GaAs相比,InP晶体具有高的饱和电场漂移速度、良好的导热性和较强     

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     

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     

快响应表面电极热电探测器

随着高功率CO_2脉冲激光器的应用日益发展,需要一种方便的测量脉冲波形和能量的探测器。近年来,热电探测器在这一领域内发展很快,热电探测器有面电极和边电极两种结构。其中边电极探测器的光谱响应受材料本身吸收特性的限制,但器件电容小,能经受大的辐射功率,因而可以在保持快响应速度的同时获得较高的峰值响应。不过,边电极器     

一种MESFET变电容解析模型

随着通讯系统小型化的需要,很多微波有源电路需要单片集成(MMIC)。在MMIC中变容二极管与GaAs MESFET工艺不兼容,无法在一块GaAs半绝缘衬底上同时集成两种类型的器件。为了解决这一难题,我们在MMIC有源压控滤波器设计中提出了一种GaAs MESFET三端变容管结构。并建立了分析这类器件的变电容模型。由于一般用于调频作用的变容管,要求它具有较大的变电容比(C_(max)/C_(min))。因此,对于GaAs MESFET三端变容管就要使得栅压工作在正偏状态,以获得较大的变容比。栅压在正偏下,分析C-V特性时用到的耗尽层模型近似就要产生较大的误差。我们在模型中考虑了自由载流子运动对C-V特性的影响,使得理论模型分析结果与实验测试结果吻合得很好。     

非对称异质结型量子阱光伏探测器

报道了中心波长为9.0和8.8 (m的两个GaAs/AlGaAs多量子阱光伏红外探测器, 其特点是在GaAs/AlGaAs量子阱结构中引入薄的AlAs非对称高势垒层. 这种结构不仅具有光伏效应, 并且显示高的探测率和宽的响应谱. 在77 K和零偏压条件下, 其峰值探测率分别为6.7×109和7.6× 109 cm·Hz1/2/W, 响应带宽 △λ 分别是2.7和3.2 μm.     

自锁模钛宝石激光脉冲频谱的多峰结构

从自相位调制和四波混频过程两方面等价地解释了自锁模钛宝石脉冲在超宽带宽时出现的频谱多峰结构。由此得出一个翻来覆去结论：频谱多峰结构出现与否正是判断自锁模激光器腔内群色散补偿是否接近完全的标记。     

超高品质因子片上微腔光子学研究进展

光学微腔能够同时在空间和时间维度上约束光场,从而增强光与物质相互作用,被广泛用于基础光物理和光子学应用研究.其中,回音壁光学微腔具有超高的品质因子和很小的模式体积,是当前微腔研究的学术前沿.随着光学材料微纳加工和半导体芯片制备工艺的发展,超高品质因子回音壁光学微腔研究的重要趋势之一是片上集成化.例如,超高品质因子片上光学微腔已经在光子学芯片、集成光计算、片上光互联、光学精密测量等众多领域发挥着重要作用.本文重点介绍了片上回音壁光学微腔在微型激光器、非线性光学、集成光子学回路和高灵敏光学传感等研究中的基本原理、发展历程和最新进展;进一步展望了超高品质因子片上微腔光子学未来研究的发展方向.     

腔色散不共轴效应与超宽带频谱飞秒脉冲

在理论和实验上研究了KLM钛宝石激光器中腔色散不共轴效应对腔内频谱展宽的影响, 发现当激光器亚腔工作在谐振腔下稳区共轴点附近时, 腔色散不共轴效应对腔内频谱展宽的限制被减弱, 有利于产生宽带频谱. 基于此理论, 在自建的钛宝石自锁模激光器上产生了从650~1000 nm超宽带频谱, 是目前采用钛宝石晶体长度为3 mm的类似腔结构的钛宝石激光器所产生的最宽频谱.     

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.     

太阳能电池结构材料中侧向光伏效应的研究进展

侧向光伏效应自发现以来,由于其在高精度光位置灵敏探测领域的重要应用引起了极大关注.本文主要综述近年来在Si、a-Si:H、铜铟镓硒(CIGS)、Sb2S3、GaAs/AlGaAs等几种常见太阳能电池结构材料中侧向光伏效应的研究进展,分析了层结构、厚度、掺杂、电极间距、工作温度、外偏压、光照波长和功率等条件对侧向光伏响应的影响及作用机理,同时对比了侧向光伏效应和光伏效应在工作原理上的区别和联系,最后总结了太阳能电池结构材料在光位置灵敏探测器方面所取得的研究结果,并对其未来发展方向和所面临的挑战进行了探讨和展望.     

低损耗Ti扩散LiNbO_3光波导

LiNbO_3是集成光学领域中已经广泛研究的材料.它可以制作良好的光波导以及优质的各种元件(除光源和探测器外).1974年Schmidt和Kaminow对Ti扩散LiNbO_3光波导进行了大量的研究,主要是想获得低损耗的单模光波导.     

自锁模钛宝石激光器中的脉冲压缩

自锁模钛宝石激光器1991年问世以来,已取得了巨大的进展。由于其激光频谱范围宽,能够产生短的脉冲,输出功率高和工作稳定等优点而受到人们的青睐,获得广泛应用。我们在1994年自行研制的自锁模钛宝石激光器获得50fs的基础上,经过改进,由此激光器获得了19fs的激光脉冲。本文将介绍这一激光器中脉冲压缩的实验研究。 1 实验 钛宝石激光器能够自锁模产生超短脉冲的原理是利用钛宝石激光晶体中的光克尔(Kerr)效应产生自聚焦与自相位调制(SPM),使激光工作频谱展宽。由激光锁模原理可知,工作频谱△v越宽,能得到的锁模脉冲宽度△t便越窄。然而,工作频率越宽,激光器腔内元件引起的群速度色散(GVD)又会使脉冲增宽,限制了脉冲的进一步压缩。为此,人们在腔内装置了群速度补偿棱镜对,使其能产生短的脉冲。由上述可知,要使钛宝石激光器产生短脉     

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.     

氮化镓/硅纳米孔柱阵列紫外光电探测性能

紫外光电探测器的研究与开发在工农业生产、环境监测与保护以及国防工业等领域均具有重要的现实意义.本文以硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)为衬底,采用化学气相沉积(CVD)法并通过改变GaN沉积时间,制备了3种GaN/Si-NPA纳米异质结构阵列,并对其表面形貌、化学组成和光致发光特性进行了表征.在此基础上,通过上、下电极制作,制备了结构为ITO/GaN/Si-NPA/sc-Si/Ag的光电探测器原型器件,并对其光电探测性能进行了测量.结果表明,在不施加偏压的情况下,采用优化条件制备的ITO/GaN/Si-NPA/sc-Si/Ag器件能够实现对紫外光的有效探测.器件对340nm单色紫外光的响应度达到~0.15mA/W,光响应和恢复时间分别为~0.12和~0.24s.实验结果对研制新型硅基GaN紫外光电探测器具有很好的借鉴意义.     

GaAs:Co2+光谱的理论研究

GaAs是具有重要用途的半导体,其掺入过渡金属离子后的光学及磁学性质日益受到人们普遍关注。在实验上许多人,如Ennen等人及Henned等人对GaAs:Co~(2+)进行了研究。然而在GaAs:Co~(2+)光谱理论研究方面,经典晶场理论未区分d电子t_(2g)轨道和e_g轨道差别,因而忽略了Racah参量A的影响,这对共价性很强的GaAs:Co~(2+),显然将引起大的误差。 本文对Racah静电相互作用考虑了t_(2g)轨道和e_g轨道间的区别,推导出d~(3,7)电子组态在O_h对称下新的能量矩阵公式,且与经典晶场理论计算的结果进行比较,得出t_(2g)与e_g轨道的差别将明显影响半导体中过渡金属离子的能级及Racah参量A的贡献是不可忽略的结论。并用以计算了GaAs:CO~(2+)的光谱,得到了与实验一致的结果。     

光的反聚束效应与光的量子化本性

描述经典光源光场的性质,一般是将它的电场看作是一种无规则起伏的物理量.激光器在性质上与经典光源有很大的差异. 恒定强度光源在探测器上所产些的输出电流i(t)是无规分布的,在时间分布上没有集中的趋势.但是对于有起伏的光强,输出电流i(t)在时间上的分布有明显集中的趋势.有起伏的光场,通过光电探测而得的电流输出,明显地偏离无规性,这种现象称为“聚束效应”.如果存在光子聚束效应,用延迟符