四价掺杂铌酸锂晶体

综述了四价掺杂(包括铪和锆)铌酸锂晶体的研究进展.掺铪铌酸锂晶体具有与掺镁铌酸锂晶体相似的抗光折变性能,而掺锆铌酸锂晶体的抗光折变性能远优于掺镁铌酸锂晶体.铪铁双掺与锆铁双掺铌酸锂晶体兼有高光折变灵敏度和高光折变衍射效率的性质.并且在掺杂量超过阈值时,铪离子和锆离子在铌酸锂晶体中都具有接近于1的有效分凝系数.这些实验结果表明,四价掺杂铌酸锂有望成为出色的非线性光学晶体.     

光学领域研究的新突破

1.首次实现用掺铒光纤激光器直接泵浦光参量振荡器英国Southampton光电研究中心的研究人员用波长1.55μm的掺铒光纤激光器直接泵浦光学参量振荡器,该振荡器是用具有周期性电极的铅酸锂晶体作为非线性介质.掺铒光纤有一个较大的有效芯面积(600μm~2),并工作在单模状态,这是因为精心地控制掺稀土元素,所以可以产生高能量脉冲.用声光布喇格元件实现激光器的Q开关.铌酸锂晶体有5个周期为32.4～33.2     

集成固态光量子存储器件研究进展

集成量子存储器在大规模量子网络建设中将扮演核心作用。近年来,人们致力于实现高性能集成光量子存储器件,其中基于稀土掺杂固体材料的集成固态光量子存储器件具有显著优势。此类量子存储器有望支持长时间、高效率、高保真、大带宽和多模式的光量子存储,还易与其他量子功能器件直接集成,发展全集成的量子信息器件。回顾了不同集成固态光量子存储器件的研究进展,包括掺铒石英光纤、钛扩散掺杂铌酸锂波导、飞秒激光直写掺杂波导和聚焦离子束刻蚀掺杂器件等,比较分析了各自的特点、潜力和挑战。     

掺铒铌酸锂晶体光放大器的理论研究

阐述了掺铒铌酸锂晶体的光学性能.对由该材料制成的光放大器进行了理论分析.由此可以得出只要晶体的质量足够好.那么制成有实用价值的掺铒铌酸钾晶体光放大器是完全可能的.     

用PPLN消除克尔非线性的混合光学放大器

格兰南安普顿大学和美国马里兰大学的研究人员用周期极化铌酸锂（ＰＰＬＮ）和掺铒光纤放大器（ＥＤＦＡ）已制作一种“无非线性”混合光学放大器。这种器件利用周期极化铌酸锂中的串级非线性补偿克尔感应非线性。两步实验的第一阶段是对２ｍ长掺铒光纤放大器中被动锁模光纤激光器来的１．２ｐｓ带宽限制脉冲放大,并导致输入信号的重大光谱加宽。在实验的第二阶段,脉冲序列在放大之前通过具有１８．３μｍ节距的４ｍｍ长块状周期极化铌酸锂晶体。在温度超过１６５°Ｃ的相位匹配点时,晶体的调谐曲线显示出负有效非线性折射率,实验期间,…     

掺铒光纤激光直接抽运光参量振荡器

南安普敦光电子研究中心首次用 1 .55μm掺铒光纤激光直接抽运光参量振荡器。光参量振荡器采用周期极化铌酸锂 (PPLN)作非线性介质。铒光纤具有 60 0μm2 有效纤芯截面 ,但因对稀土掺杂物进行了精确控制 ,可作单模操作 ,产生高脉冲能量。激光器以声光布拉格光栅 Q开关控制。周期极化铌酸锂晶体有 5个平行的 32 .4～ 33.2 μm衍射光栅 ,它足够结实 ,即使在低温下也不会有光反射损耗。以1 0 0 μJ、60 ns脉冲在 1 .55μm抽运光参量振荡器时 ,产生 8μJ、3.8μm闲频脉冲 ,脉冲重复率 50 0Hz,晶体的温度调节分别产生信号及 2 .55～ 2 .7μm…     

高能强场太赫兹源与铌酸锂晶体

高能强场太赫兹（THz）源在国土安全、通信雷达、生物医疗等领域有重要的应用价值。然而，一直以来THz源的辐射输出能量小、转化效率低，阻碍了强场THz前沿科学与应用研究的发展。基于铌酸锂倾斜波前技术，飞秒激光抽运铌酸锂晶体有望实现能量更高的极端强场THz输出。从材料角度阐述了铌酸锂强场THz源产出的研究进展，总结了强场THz源对铌酸锂晶体的性能要求：均匀掺镁铌酸锂、低浓度掺镁近化学计量比铌酸锂、大口径铌酸锂晶体。最后，介绍了近年来周期极化铌酸锂和铌酸锂单晶薄膜等微纳结构的调控在THz源领域的应用研究。     

掺铒铌酸锂波导激光器的发展

本文主要讨论掺铒铌酸锂波导激光器的特点普特性、物理模型和结构与制作,并介绍了国内外最新研究进展状况。     

掺饵铌酸锂波导激光器的发展

本文主要讨论掺铒铌酸锂波导激光器的特点、光谱特性、物理模型和结构与制作,并介绍了国内外最新研究进展状况。     

稀土离子掺杂飞秒光纤激光器最新进展

光纤激光器可分为基于非线性效应的光纤激光器和基于稀土离子受激辐射的掺杂光纤激光器。按照掺杂元素的不同,光纤激光器可以分为掺镱、掺铒、掺铥和掺镨等光纤激光器。针对稀土掺杂飞秒光纤激光器的最新研究进展进行了分析和总结,并给出了各种飞秒光纤激光器的优缺点和未来需要解决的问题,为稀土掺杂飞秒光纤激光器的优化设计提供参考。     

Photonic devices based on thin-film lithium niobate on insulator

Lithium niobate on insulator(LNOI)is rising as one of the most promising platforms for integrated photonics due to the high-index-contrast and excellent material properties of lithium niobate,such as wideband transparency from visible to mid-infrared,large electro-optic,piezoelectric,and second-order harmonic coefficients.The fast-developing micro-and nanostructuring techniques on LNOI have enabled various structure,devices,systems,and applications.In this contribution,we review the latest developments in this platform,including ultra-high speed electro-optic modulators,optical frequency combs,opto-electro-mechanical system on chip,second-harmonic generation in periodically poled LN waveguides,and efficient edge coupling for LNOI.     

基于电感耦合等离子体刻蚀的LNOI脊形微结构制备

铌酸锂(LiNbO₃,LN)是一种广泛使用的介电材料,由于其电光系数大,透明范围大,本征带宽宽,因而在集成和非线性光学器件中极为重要。但绝缘体上铌酸锂薄膜(LNOI)的化学稳定性好,刻蚀速率慢,其微结构参数难以控制。针对以上问题,该文开展了基于电感耦合等离子体刻蚀(ICP-RIE)的LNOI脊形微结构的制备工艺研究,分析了腔室压强、气体总流量及刻蚀功率等参数对刻蚀速率、刻蚀倾角和表面粗糙度(RMS)的影响。研究表明,在优化的工艺条件下,LNOI薄膜的刻蚀速率达到24.9 nm/min,制备出刻蚀深度249 nm、刻蚀倾角76°、表面粗糙度(RMS)0.716 nm的LNOI脊形微结构。该文通过对刻蚀工艺与微观结构参数的研究,建立了基于ICP的LNOI微结构刻蚀方法,为控制LNOI脊形光波导和提升性能提供了工艺支撑。     

集成铌酸锂光子器件技术的研究进展

铌酸锂单晶薄膜(LNOI)具有透光光谱宽,折射率高,二阶非线性高及压电响应大等优点,是一种重要的集成光子学基础材料。LNOI材料具有亚波长尺度的光约束和光电器件的高密度集成能力,能够实现具有更高性能、更低成本的全新器件及应用,给光通信和微波光子学带来革命性的变革。该文重点综述了LNOI的制备技术、LNOI电光调制器、LNOI声光调制器和LNOI电光频率梳的最新研究进展,简要讨论了铌酸锂光子器件在制作工艺和系统实现中面临的挑战。     

倾斜耦合的光栅耦合器研究进展

近年来,片上光子集成技术备受关注并飞速发展,但在光纤与芯片、芯片与芯片上实现高效、高可靠性的光耦合仍是难题。光栅因其制作简单,位置灵活,对准容差大及可实现片上测试等一系列优点而备受研究者的关注。目前在绝缘体上硅(SOI)平台和绝缘体上铌酸锂(LNOI)平台上已开发出大量的光栅耦合器件,并获得较高的耦合效率和大带宽。该文主要介绍光栅耦合器的工作原理和主要性能指标,阐述了均匀光栅、倾斜光栅、闪耀光栅和切趾光栅耦合的特点及现阶段进展,并对具有代表性的一维光栅性能指标进行了比较。结果表明,分布式布喇格反射镜和金属反射镜可有效地提升光栅耦合效率。此外,该文还介绍了基于 LNOI平台的几种光栅耦合器, 其可帮助研究者们梳理光栅耦合器的发展历程、研究现状及各耦合器的特点,为未来研究提供一定的参考。     

Time-dependent modeling of erbium-doped waveguide lasers in lithiumniobate pumped at 980 and 1480 nm

We have developed a rigorous phenomenological model for analyzing rare-earth doped waveguide lasers. The model is based on time-dependent laser rate equations for an arbitrary rare-earth-doped laser host with multiple energy levels. The rate equations are coupled with the laser signal and pump photon flux equations that have time-dependent boundary conditions. The formulation results in a large and stiff set of transcendental and coupled differential equations that are solved using finite difference discretization and the method of lines. Solutions for the laser signal power, pump power, and populations of ion energy levels as functions of space and time are obtained for waveguide lasers. We have used the model to predict the CW characteristics and Q-switched performance of waveguide lasers in lithium niobate pumped by a 980-nm source. Our analysis shows that hole burning can occur in erbium-doped lithium niobate lasers because of the intensity variation across guided transverse modes. We have predicted that Q-switch pulse peak powers can exceed 1 kW with pulsewidths less than 1 ns. Moreover, we have compared the CW and Q-switched performance of 980-nm pumped waveguide lasers and 1480 nm pumped waveguide lasers. An analysis of the effects of host- and fabrication-dependent parameters on CW 980-nm pumped lasers is included. These parameters include cooperative upconversion, excited state absorption, doping concentration, excess waveguide loss, cavity length, and mirror reflectance values. We demonstrate good quantitative agreement with waveguide laser experimental data obtained in our laboratory and with results from the literature     

压电MEMS兰姆波器件技术的最新进展与展望

兰姆波谐振器(LWR)作为一种新兴的压电微机电系统(MEMS)声学器件,同时具有高工作频率、高机电耦合系数、高品质因数值及低功耗等特点,其制造工艺与集成电路工艺兼容,可在单片晶圆上实现多频率器件。基于LWR的声学滤波器是实现高性能射频前端组件的有效解决方案之一,能够满足未来通信设备多频率及集成化的发展要求,其相关研究已成为微声器件领域的热点。该文简要介绍了兰姆波的基本原理,综述了近年来基于氮化铝(AlN)薄膜和铌酸锂薄膜(LNOI)的压电MEMS兰姆波器件研究取得的最新成果,并讨论了压电MEMS兰姆波器件的发展趋势。     

Preface to the Special Issue on Semiconductor Optoelectronic Integrated Circuits

The family of perovskite materials derived from the crystal structure of the mineral CaTiO3,which was first reported in 1839[1].Then a series of materials with perovskite structure were discovered.Most perovskite materials have the ABX3 stoichiometry,in which A is monovalent or divalent cation,B is divalent or tetravalent cation,and X is monovalent or divalent anion.Perovskite materials play important roles in various functional devices due to their unique optical,electronic and optoelectronic properties.Inorganic perovskites such as BaTiO3 and PbTiO3 have been widely used in ferroelectric and piezoelectric devices,actuators,capacitors,and nonlinear optical devices[2].The emergence of organic–inorganic hybrid perovskites such as CH3NH3PbI3 triggers a new wave of research about perovskite-based devices,such as solar cells,light-emitting diodes(LEDs),photodetectors,lasers,and field-effect transistors[3,4].Motivated by the outstanding performance of perovskite materials,a variety of perovskite derivatives were developed,such as two-dimensional perovskites,double perovskites,and vacancy-ordered perovskites[5,6].     

锑化物中红外单模半导体激光器研究进展

锑化物材料因为其天然的禁带宽度较小的优势,是2~4 m波段半导体光电材料和器件研究的理想体系。近年来,国内外在锑化物大功率半导体激光器方面的研究取得了很大的进展,实现了大功率单管、阵列激光器的室温工作。然而,由于锑化物材料与常见的半导体单模激光器制备工艺的不兼容性,只有少数几个研究单位和公司掌握了锑化物单模激光器的制备技术。文中介绍了锑化物单模激光器常用的侧向耦合分布反馈激光器的基本原理,分析了其设计的关键技术,回顾了锑化物单模激光器的设计方案和制备技术,并针对国内外锑化物单模激光器主要研究内容进行了总结。     

高性能硅和铌酸锂异质集成薄膜电光调制器 （特邀）

硅基光子集成平台因其高集成度、CMOS工艺兼容性等特点在光通信领域受到了广泛的关注,而电光调制器作为光通信系统中最为重要的器件之一,承担着将电信号加载至光信号上的关键作用,为打破硅基调制器的性能限制,可利用硅和铌酸锂的大面积键合技术以及铌酸锂低损耗波导刻蚀技术实现高性能硅和铌酸锂异质集成薄膜电光调制器,目前该类调制器的性能可达半波电压3 V,3 dB电光带宽超过70 GHz,插入损耗小于1.8 dB, 消光比大于40 dB。文中对比了硅和铌酸锂异质集成调制器的研究现状并介绍了该异质集成薄膜调制器的结构设计与工艺实现方法。     

Waveguide lasers operating at 1084 nm in neodymium-diffused lithiumniobate

The authors report the demonstration of waveguide lasers in lithium niobate into which the active element neodymium has been introduced by thermal diffusion. The waveguides were fabricated using conventional Ti indiffusion and optical feedback was provided by the polished endfaces alone. The absorbed power threshold of one waveguide laser was estimated at 13±3 mW for pumping at 814 nm, and its slope efficiency in terms of total lasing output as a function of absorbed pump power was estimated to be 55±8%. Laser output powers in excess of 100 mW were observed