零偏压下近红外集成单波长波导光探测器

提出了一种基于InGaAsP材料的零偏压单片集成波导光探测器。该器件单片集成了光子晶体(Photonic Crystals, PC)滤波器、锥形耦合器、零偏压波导光探测器(Wave-Guide Photodetector, WGPD)以及直波导,形成了一个平面微纳光信号接收子系统。集成的波导光探测器吸收峰值波长位于1.55μm处,光谱线宽仅1.6 nm。设计的波导光探测器在无外加偏压时具有良好性能,经优化,当其面积为4μm×15μm时其3 dB带宽达78 GHz@0 V,响应度为0.78 A/W。整个器件基于组分可调的InGaAsP材料,实现多功能器件的单片集成,具有高性能、小体积、低功耗、窄线宽等特性。     

橙黄色电致发光器件发光特性的研究

本文叙述了橙黄色薄膜电致发光器件(TFEL)和采用陶瓷厚膜作为绝缘层、ZnS:Mn作为发光层的橙黄色陶瓷厚膜电致发光器件(CTFEL).测量了器件的电致发光光谱和亮度-电压曲线,研究了效率-电压等特性.     

膜厚控制波长的校正

在真空蒸镀光学薄膜时,为了便于用光学方法控制膜厚(如极值法、双色法,波长调制法),膜系中膜层的光学厚度,常常是用光波波长的四分之一来表示的。而基片上的膜厚是通过测量控制片上的膜厚来控制的。但由于:(1)控制片和基片相对于蒸发源的位置和转动情况不同;(2)光线在控制片上的入射角不同;以及(3)膜片在使用时光线的入射角不同。所以膜系中规定膜厚的波长,不能直接用作控制波长,而必须加以校正。下面分三种情况分别讨论。一、因控制片和基片相对于蒸发源的位置和转动情况不同,而引起的膜厚增长率不同的     

实现高纯度偏振转化的等离激元几何相位型超表面器件

等离激元型超表面由金属型周期性二维亚波长人工微结构组成,能改变波前来实现光的多方位调控;目前,等离激元型超表面的透射光中,其正交偏振的纯度较低,即同时存在目标光和背景光.为此提出了一种基于带有矩形孔的金膜等离激元型超表面来实现圆偏振光的高纯度转化.利用时域有限差分法(FDTD),优化矩形孔的几何尺寸,在偏振转换效率大于10%的情况下,透射光中的理论偏振纯度约为99.5%,且该结构对膜厚的宽容度较大,有利于器件在全息、透镜和光栅方面的实用化.     

无机厚膜电致发光显示器件的研究

采用丝网印刷技术,在Al2O3陶瓷基板上印刷、高温烧结内电极及绝缘层,制备出陶瓷厚膜基板,进而制备了新型厚膜电致发光显示器(TDEL).整个器件结构为陶瓷基板/内电极/厚膜绝缘层/发光层/薄膜绝缘层/ITO透明电极.测试了器件的阈值电压、亮度与电压、亮度与频率关系,并对器件衰减特性进行了分析.结果显示厚膜电致发光器件比薄膜电致发光器件有更低的阈值电压和较小的介电损耗,有效地防止了串扰现象.     

以陶瓷厚膜为绝缘层的橙色电致发光器件的研究

报道了采用陶瓷厚膜作为绝缘层、ZnS:Mn作为发光层的橙色电致发光器件(TDEL).介绍了器件的制造工艺,测量了器件的电致发光光谱、阈值电压、亮度与电压、亮度与频率关系.结果显示厚膜电致发光器件比薄膜电致发光器件有更低的阈值电压.     

基于共轭光再现技术的可擦写式全息光存储实验系统的优化

将一种生物光致变色材料——基因改性细菌视紫红质BR-D96N薄膜为记录样品,进行了共轭参考光再现可擦写式全息图像存储实验,并将其结果与参考光再现实验结果进行了比较.利用相同光路,还进行了透射式和反射式全息存储实验,并进行了比较.实验结果表明,反射式全息比透射式全息图记录可以获得高的信噪比,但衍射效率较低;共轭参考光再现可以实现对波前畸变的补偿,并且与参考光再现光路相比,共轭参考光再现可以实时监测衍射图像的形成及变化过程.通过记录光和读出光光强的调整(再现光光强约为物光或参考光光强的1/1000),可以消除读出的破坏效应.同时还证明,BR-D96N薄膜具有响应速度快,感光灵敏度高,擦写次数高,空间分辨率高,稳定耐用,使用方便等显著优点,非常适合作为一种动态全息或全息缓存记录介质.     

非周期高透射亚波长会聚光栅的研究

亚波长光栅作为一种新颖的光学器件可以实现光束的偏转、功分、会聚、偏振分束等功能.针对空间光的耦合以及微型激光器输出光的束型需求,本文提出了一种具有透射光束会聚效果的一维亚波长光栅,通过对亚波长光栅的结构设计,控制亚波长光栅的波前相位使得亚波长光栅具有高的透射率,以实现透射光束的会聚效果.利用有限元分析法(FEM)对设计的一维非周期亚波长会聚光栅数值进行仿真,结果表明:仿真焦距在10μm处的光束会聚的透射光栅,仿真得到的实际焦距fx为7.715μm,透射率为81.8%.因此,利用有限元法设计的非周期光栅对发散光束具有优异的会聚效果,有望在光通信器件的集成以及空间光耦合领域得到重要应用.     

Kerr非线性效应对通过金膜狭缝阵列透射特性的影响

基于严格的有限时域差分方法, 研究了填入非线性Kerr介质的金膜狭缝阵列的增强透射特性. 结果表明： 在所研究的波长范围内出现的共振透射峰是表面等离子体共振和局域波导共振共同作用的结果. 详细分析了金膜狭缝阵列中填充的非线性介质的厚度、三阶磁导率、线性折射率以及入射光强对透射特性的影响. 发现填充在金膜狭缝阵列中的非线性介质的厚度、三阶磁导率、线性折射率和入射光强度等参数的微小变化就能导致透射共振峰的峰值和峰中心波长的明显改变. 这些研究结果或许有助于设计精确光开关等光子器件.     

介质隔离横向高压p—i—n器件的击穿特性

对硅厚膜BESOI介质隔离横向高压p-i-n器件的击穿特性作了分析,并用计算机进行了模拟,从器件的几何图形和隔离偏压方面,提出了改善击穿特性的方法。     

硅膜中心横向压阻力敏器件

本文用解析方法导出了在(001)、(101)、(111)、(112)圆膜,(001)方膜和长方膜中心的横向压阻力敏器件的灵敏度表示式,并以实验验证了理论结果的正确性。     

用于RF无源器件的氧化多孔硅隔离层技术

为了提高片上射频(RF)无源器件的性能,可以利用氧化多孔硅厚膜隔离硅衬底来降低硅衬底的高频损耗.通过采用Serenade SV建模对共面波导传输性能的分析,计算了不同厚度的氧化多孔硅隔离层硅衬底的损耗.结果表明氧化多孔硅(OPS)隔离层能够极大地降低硅衬底在高频条件下的损耗.实验制备过程中采用电化学阳极氧化法在n+衬底上制备了多孔硅厚膜,继而将孔隙度大于56%的多孔硅样品利用两步氧化法氧化为氧化多孔硅厚膜,有效地解决制备过程中的隆起失效和崩裂失效问题.测量了多孔硅的生长速率和氧化多孔硅的表面形貌.制作了一个氧化多孔硅隔离层上的5 nH的Cu平面电感,在2.4 GHz时电感的品质因数(Q值)超过了6.     

磁控溅射制备钛薄膜的结构和光学性质

利用直流磁控溅射技术在石英基片上沉积厚度为35～112nm的钛薄膜.采用X射线衍射仪和原子力显微镜分别对薄膜的微结构和表面形貌进行观测,用分光光度计测量样品的透射和反射光谱.选用德鲁特光学介电模型,通过拟合样品的透射和反射光谱数据的方法求解钛薄膜的折射率、消光系数和厚度.结果表明,随着厚度的增加,(100)面衍射峰强度增强,薄膜的结晶性能提高;膜厚为56nm时,样品的表面为多孔结构,而大于56nm时表面为连续膜的球形颗粒结构;随膜厚的增加,表面颗粒直径逐渐增大,表面粗糙度减小.在400～2 000nm波长范围内,薄膜的透射率随膜厚的增加而减小,反射率升高;折射率在2.5与3.4之间,消光系数在0.7与1.4之间,折射率和消光系数均随膜厚的增加而增加.     

基于光导毛细管器件的SPR生物传感器及IgG检测

光纤表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)传感技术具有免标记、灵敏度高、体积小、成本低等优点.在传统的光纤SPR传感器件基础上设计制造了光导毛细管SPR传感器件,利用自行研制的波长调制式SPR传感装置,对器件灵敏度、分辨率和检测精密度等方面的性能进行了评价.相比光纤SPR传感器件,光导毛细管SPR传感器件产生更显著的SPR效应,提高系统分辨率达9.6×10-6 RIU(折射率单位).应用光导毛细管SPR传感器件可进行IgG快速、定量检测,检测线性范围受传感区固定的蛋白A疏密程度影响,其中0.01mg/mL蛋白A修饰条件下检测线性范围是0.33~1.53μmol/L,0.10mg/mL蛋白A修饰条件下检测线性范围是0.20~3.67μmol/L;并进行了蛋白A-IgG的解离常数测定,Kd=1.4×10-7 mol/L.相对于现有商业SPR仪器,基于光导毛细管器件的SPR生物传感器使用成本低、便携性好,具有良好的应用前景.     

三明治型多层膜楔形金属狭缝阵列的宽频透射

基于非共振原理的异常光学透射(Extraordinary Optical Transmission,EOT)现象可以实现宽频带透射,对宽频带光子器件的设计具有重要意义.金属狭缝纳米结构由于结构简单、易于集成、耦合效率高,常在纳米结构器件中用于构建光源.但金属亚波长狭缝结构一直存在透射率低的问题.为实现金属狭缝的宽频带高透射率,本文设计了三明治型多层膜楔形金属狭缝阵列,并应用有限元方法研究了该结构的透射特性.结果表明:与单层膜楔形金属狭缝阵列相比,多层膜楔形金属狭缝阵列在透射光谱中可产生多个透射峰,并且在红外波段可实现增强透射和宽频带透射;由于楔形狭缝从入射口到出射口逐渐变细的结构特点,狭缝从入口到出口阻抗逐渐变化,在介质层内及狭缝出口可实现局域电场增强.此外,本文还研究了楔形狭缝入口宽度、介质层厚度、介质层位置、金属薄膜总厚度及狭缝周期等对多层膜楔形金属狭缝阵列透射特性的影响.研究结果将对设计具有宽频带透射的多层膜结构及在纳米光源设计、集成光路研究、光电子电路应用方面有一定的指导意义.     

厚膜压力传感器的研究

用厚膜工艺制造压力传感器。研究了厚膜是民阻浆料的是电阻率与压阻系数的关系，承压基片选用ＺｒＯ２－Ｙ２Ｏ３３ｍｏｌ％增韬Ａｌ２Ｏ３陶瓷，大大地提高了压力感器的性能，对承压片的应力分布进行了分析，介绍了压力传感器的结构设计方法。     

红外-近红外波长变换器件p-QWIP-LED研究

报道了一种基于p型量子阱红外探测器(QWIP)和发光二极管(LED)的新型量子阱红外探测器. 该器件作为一种p型量子阱红外探测器(QWIP)和发光二极管(LED)的有效集成器件, 可以将QWIP探测的长波红外信号经光电转换过程后变成LED在近红外的发光. 通过电学直接读出方式和近红外(0.87 μm)光强度变化读出方式, 从实验上测量了器件的红外响应光谱, 设计与制备的器件实现了从长波红外(7.5 μm)向近红外(0.87 μm)的波长变化. 研究结果表明这种红外-近红外波长变换途径有可能导致红外焦平面技术体制的变化.     

超薄切片中不用支持膜的优越性

众所周知,制作超薄切片,进行生物组织细胞的超微结构观察时,必须先在铜网上制作一层薄面透明的支持膜来承载样品,这种支持膜必须符合下列要求:(1)支持膜必须薄,厚度在150λ左右,如果太厚会增加电子散射,降低分辨率和反差。(2)支持膜必须有足够的机械强度,经得住电子束的轰击。(3)支持膜必须透明,易被电子穿透。(4)支持膜本身没有结构,化学性质稳定,不与样品发生任何化学反应等。     

长周期光纤光栅折射率传感的研究概况

由光栅周期的不同．光纤光栅可分为布喇格光纤光栅（FBG）和长周期光纤光栅（LPG）。FBG的周期约为几百纳米．主要特性是将某一频段的光反射回去．形成以谐振波长为中心的窄带光学滤波器，LPG的周期通常为几十到几百微米，主要特性是将导波中某频段的光耦合到光纤包层中损耗掉，是一种透射型光纤器件。LPG对于温度、应力、外界折射率等参数的变化都有很高的响应灵敏度，研究表明，LPG对于温度的调协范围约为FBG的7倍．而对于外界折射率变化时的谐振峰中心波长移动量也明显高于布喇格光栅。     

气相法沉积PTFE薄膜及其疏水性

分别以载玻片、陶瓷片、镀铝聚酯膜、普通白纸和Cu片为基底,聚四氟乙烯(PTFE)粉末为原料,采用电子束蒸发法沉积聚合物薄膜。对于基底载玻片和陶瓷片,采用2%H2SO4溶液刻蚀预处理后在其上沉积厚度为125nm的聚合物薄膜;Cu片用不同浓度草酸刻蚀预处理后在其上沉积厚度为62 nm的聚合物薄膜;而基底镀铝聚酯膜和白纸,直接在其上沉积不同厚度的PTFE薄膜。通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)、接触角测量仪分别对薄膜的成分、表面形貌和疏水性进行表征。结果表明:经刻蚀处理后,基底表面粗糙度皆增大。载玻片由亲水性转变为疏水性,陶瓷片无明显变化,Cu片显示良好的疏水性;沉积薄膜后,载玻片表面接触角增大到138°,而陶瓷片接触角可以达到142°;在粗糙度较大的白纸表面沉积不同厚度的PTFE薄膜,膜厚对接触角具有显著影响,当膜厚为225 nm时,接触角达到151°,滞后角为8°;经0.5%草酸刻蚀的Cu片表面膜的接触角达到153°,滚动角为2°,具有良好的超疏水性。