生长在InP上的InAs量子点红外光电探测器

诸如量子阱红外光电探测器之类的子带问探测器在红外遥感中已得到广泛使用。经预测，量子点红外光电探测器的性能比量子阱红外光电探测器更好。美国西北大学的研究人员利用低压金属有机化学汽相淀积技术在InP衬底上生长了一种InAs量子点红外光电探测器。该器件结构由多个带有GaAs／AlInAs／InP热垒的InAs量子点叠层组成。其峰值波长和截止波长分别为6．4μm和6．6μm。在77K温度，当偏压为-1．1V时，该器件的探测率达到了1．0×10^10cm·Hz^1/2／W。     

用量子阱中的量子点探测热红外光子

工作于 8μm～ 1 2 μm大气窗口的直接带隙 Hg Cd Te成像器可用来遥感活着的动物、暗火和其它发热的物体。然而 ,这种成像器很难做到让所有的像元都具有均匀的响应。目前 ,美国新墨西哥大学、空军研究实验室和陆军研究实验室的研究人员采用一种新的方法 ,并利用成熟的砷化镓工艺来制作探测器 ,从而获得了均匀的响应。这种探测器是用置于一个 In Ga As量子阱中的一些量子点制成的 ,而量子阱则位于一个 Ga As矩阵之中。量子点的尺寸仅为数纳米 ,它们以约为 1× 1 0 -1 1点 /cm2的面积密度 (相当于每点一个电子 )分布在量子阱中。研究过不…     

高功率InGaAs/GaAsP应变量子阱垂直腔面发射激光器列阵

为提高垂直腔面发射激光器(VCSEL)的输出功率,对具有3个In0.2Ga0.8As/GaAs0.92P0.08应变量子阱结构,发射波长为977nm的VCSEL列阵进行了研究。对量子阱结构进行了优化,选择具有更宽带隙的GaAsP作为势垒材料,计算了In0.2Ga0.8As/GaAs0.92P0.08量子阱的带阶。对采用In0.2Ga0.8As/GaAs0.92P0.08和In0.2Ga0.8As/GaAs两种量子阱结构的器件的输出功率进行了理论模拟和比较分析。分别测试了上述两个列阵器件的脉冲峰值功率并利用由开启电压、阈值电流和串联电阻决定的p参数评估了列阵器件的输出性能。实验结果表明,当注入电流为110A时,发光面积为0.005cm2的In0.2Ga0.8As/GaAs0.92P0.084×4VCSEL列阵获得了123 W的脉冲峰值功率,比具有相同发光面积的In0.2Ga0.8As/GaAs列阵器件的脉冲峰值功率大13%,前者相应的功率密度和斜率效率分别为45.42kW/cm2和1.11W/A。连续和脉冲工作下的p值分别为15和13,表明器件在两种工作条件下都具有相对较好的输出性能。得到的结果证明,包含3个In0.2Ga0.8As/GaAs0.92P0.08应变量子阱的4×4VCSEL列阵器件能够获得较高的功率输出。     

光生载流子对半导体波导材料折射率影响的模型研究

以半导体矩形波导材料为例 ,提出了正在研究中的全内反射型光控光开关的光注入及光生载流子对折射率影响的分析模型。得出在控制光照射方向上半导体材料的折射率随控制光强度变化而变化的分布情况。并分别得到了 1 .5 5μm和 1 .3 1μm通讯波长的光控光开关的控制光 (0 .8μm)强度阈门     

880nm半导体激光器列阵及光纤耦合模块

为了使半导体激光泵浦Nd∶YVO4固体激光器能获得大功率、高光束质量、线偏振的激光输出,利用PICS3D软件设计了InGaAs/GaAs应变量子阱结构,制作了发射波长为880 nm的大功率半导体激光器列阵。该激光器列阵激射区单元宽为100μm,周期为200μm,填充因子为50%,激光器列阵CS封装模块室温连续输出功率达60.8 W,光谱半高全宽(FWHM)为2.4 nm。为进一步改善大功率半导体激光器列阵的光束质量,增加半导体激光端面泵浦功率密度,采用阶梯反射镜组对880 nm大功率半导体激光器列阵进行了光束整形,利用阶梯镜金属表面反射率受近红外波长变化影响小的特点,研制出高稳定性、大功率光纤耦合模块。模块输出功率为44.9 W,光-光耦合效率达73.8%,尾纤芯径Φ为400μm,数值孔径(NA)为0.22。     

光生载流子对半导体波导材料折射率影响的模型研究

以半导体矩形波导材料为例,提出了正在研究中的全内反射型光控光开关的光注入及光生载流子对折射率影响的分析模型.得出在控制光照射方向上半导体材料的折射率随控制光强度变化而变化的分布情况.并分别得到了1.55μm和1.31μm通讯波长的光控光开关的控制光(0.8μm)强度阈门.     

光生载流子对半导体波导材料折射率影响的模型研究

以半导体矩形波导材料为例,提出了正在研究中的全内反射型光控光开关的光注入及光生载流子对折射率影响的分析模型.得出在控制光照射方向上半导体材料的折射率随控制光强度变化而变化的分布情况.并分别得到了1.55μm和1.31μm通讯波长的光控光开关的控制光(0.8μm)强度阈门.     

扩展BANYAN网络的可重构 无阻塞8×8矩阵光开关

在分析CROSSBAR网络(CN)和BANYAN网络(BN)结构的基础上,提出了一种新的扩展BANYAN网络(EBN)可重构无阻塞结构。以8×8矩阵光开关为例,分析了EBN结构的两种形式及其可重构无阻塞特性,给出了开关单元驱动逻辑。从理论上计算了SiO₂波导EBN结构矩阵光开关的光学损耗和功耗。对于8×8开关,插入损耗为3.3 dB。按理论计算设计制作了8×8矩阵光开关,测得波导传输损耗为0.1 dB/cm,光纤-波导耦合损耗为0.5 dB/point。光开关插入损耗为4.6 dB,平均串扰为-38 dB,平均偏振相关损耗为0.4 dB,开关平均功率为1.6 W,响应时间约为1 ms。实验结果与理论计算基本符合。     

68.5 W连续输出1 060 nm波段半导体激光列阵模块

利用InGaAs/InGaAsP应变量子阱外延层材料制作出高功率半导体激光列阵模块。激光芯片宽1 cm,腔长1200 μm,条宽200 μm,填充密度为50%,前后腔面光学膜分别为单层Al₂O₃和Al₂O₃/5(HfO₂/SiO₂)/HfO₂,室温连续输出功率达到68.5 W,器件光谱中心波长为1 059 nm,光谱宽度(FWHM)为9 nm。     

GaAs(110)量子阱材料生长和光学特性

GaAs (110)衬底上生长GaAs外延层时,不同生长条件下存在单层和双层两种生长模式,对应反射高能电子衍射(RHEED)强度振荡呈现出单双周期的变化。通过透射电子显微镜(TEM)、室温和低温光荧光谱(PL谱)对两种生长模式下的样品进行了测量。结果表明,量子阱样品在双层生长模式下光学性能较差,单层生长模式下光学性能比较好,但是量子阱界面会变得粗糙。利用这一特点,采用RHEED强度振荡技术,能够实现在GaAs(110)衬底上生长高质量量子阱。     

飞秒脉冲激光沉积类金刚石膜实验研究

期望用类金刚石膜作为硅的红外保护/增透膜,采用波长为800nm,脉宽50fs,重复频率1KH z的T i:Sapph ire飞秒激光器及石墨靶材在单晶S i片上沉积了约0.7μm~1μm厚的类金刚石膜(d iam ond-like carbon film s,DLC),获得了光滑致密,硬度显著提高,红外透过率有一定增加的样品。通过对薄膜拉曼光谱和X射线光电子能谱等的测试,发现单脉冲能量在0.4m J~1.6m J范围内变动时,单脉冲能量0.8m J获得的类金刚石膜综合性能最佳,其对应的焦斑功率密度计算值为1.4×1014W/cm2。     

角度位置自动识别的红外折射率测量

为准确快速获得块体硫系玻璃红外波段的折射率,搭建了基于类准直测量法的折射率测量系统。该系统采用液氮制冷的碲镉汞探测器和特殊的光路实现了光强信息的高分辨采集,使用高分辨数据采集卡将角度信息数字化,利用精密步进电机传动控制系统实现了光强信号与位置信号的同步记录。开发的测量软件可自动判别光强峰位信息,自动计算获得待测样品的折射率。对比测试Ge_(20)Sb_(15)Se_(65)、Ge_(28)Sb_(12)Se_(60)、As_2S_3和As_2Se_3商用硫系玻璃在3.39μm和4.8μm处的折射率。实验结果表明,该装置系统测量折射率的标准偏差为10~(-3),测量不确定度为0.002 9,可快速、准确测量块体材料红外波段的折射率。     

Radiation detectors based on PbSnTe:In films,sensitive in the terahertz range of the spectrum

This paper presents a review of studies of the photoelectric properties of PbSnTe:In films obtained by molecular beam epitaxy and photosensitive structures in the far infrared and submillimeter ranges based on these films. The parameters of photodetector arrays of this type and detectors based on doped semiconductors and superconductors are compared. One-dimensional (2×128 elements) and two-dimensional (128 × 128 elements) PbSnTe:In based arrays with a sensitivity threshold of ~22 μm and an operating temperature of T ≤ 16 K are implemented. Under background-free conditions, the noise equivalent power (NEP) was NEP ≤ ^10?18 W/Hz^0.5 at T = 7 K for a black body radiation source at T_BB = 77 K. In the submillimeter range of the spectrum, sensitivity to laser radiation with a wavelength λ ≤ 205 μm and a value NEP ≤ 10^?12 W/Hz^0.5 was observed without optimization of the design of the photosensitive element and minimization of the measurement circuit noise. The directions of the development of PbSnTe:In based radiation detectors are considered..     

基于MZI光波导的MOEMS压力传感器

集成光学压力传感器利用幅度、相位、折射率分布、光程和光波极化方式的改变来感应外部压力.设计了基于MZI光波导的MOEMS压力传感器,探讨了工作原理,分析了弹性薄膜尺寸对应力的影响和波导中TE、TM模式的光对波导折射率的影响.通过设计弹性薄膜的尺寸(a=2 mm,b=1 mm,h=20 μm)和选用波长为1.31μm的单模激光,得到传感器的灵敏度为1.84×10~(-2) kPa,半波压力为85 kPa.     

使用高灵敏度的莫尔偏转技术对单透镜折射率的无损检验

本文根据莫尔偏转法原理提出了一种测量单透镜折射率的改进方法,使单透镜折射率的实测精度为△n=2×10~(-4)。文中还讨论了温度对单透镜折射率测量的影响,提出了排除温度影响的简单措施。     

Etched multimode microfiber knot-type loop interferometer refractive index sensor

We propose a novel refractive index sensor based on multimode microfiber knot-type loop (NL) interferometer. The middle portion (~5 cm) of a 15 cm long multimode fiber is etched in 48% hydrofluoric acid to reduce its diameter to ~12 μm. A NL of diameter <1 mm is made from the etched fiber. The ends of etched fiber are spliced with single-mode fibers for launching and detecting light from the NL interferometer. The NL introduces path differences to produce interferometric spectra with free spectral range ~16 nm. The spectrum shifts as the surrounding refractive index of the loop is changed by adding chemicals. We observe the highest sensitivity of the NL interferometer ~172 nm/RIU (refractive index unit) at a refractive index value 1.370 as obtained experimentally using commonly available chemicals. The design could be used as simple, low cost, and highly sensitive biological and chemical sensor.     

基于洛伦兹模型的红外薄膜材料光学常数拟合及应用

在中长波红外区域,通常使用的镀膜材料都存在相当大的色散和一定的吸收。就目前的测试技术来说,确定这些材料的色散和吸收相当困难。试验基于洛伦兹谐振子模型对热蒸发制备的锗、硫化锌以及稀土氟化物薄膜的红外透射光谱进行拟合,得出这些材料在中长波红外区的光学常数。使用锗、硫化锌和稀土氟化物分别作为高折射率层(H)、中间折射率层(M)和低折射率层(L),设计并制备了从6.8μm~15μm的锗窗口宽带增透膜系,测量结果完全可以满足光机系统的要求。     

A helium cryostat with pumping of 3He vapors for optical investigations

The construction of a helium cryostat with pumping of ³He vapors designed for optical measurements with a high spatial resolution in the temperature range 0.45–4.20 K. The cryostat is equipped with four windows made from fused silica. A studied sample is mounted inside a reservoir filled with liquid ³He in a holder minimizing the influence of both vibrations and thermal drifts and can stay in the chamber at T = 0.45 K for >20 h. The cryostat was used to study photoluminescence of GaAs/AlGaAs semiconductor heterostructures. It was revealed that, in a structure with two tunnel-coupled GaAs quantum wells with a width of 120 ?, the threshold pumping power required for the appearance of a narrow spectral line, which corresponds to the Bose condensate of spatially indirect dipolar excitons, decreases by a factor of 6, as the temperature falls from 1.50 to 0.45 K. In a sample with a single wide (250 ?) GaAs quantum well, the distribution patterns of the luminescence of dipolar excitons inside a 5-μm circular potential trap were obtained at T = 0.45 K. The spatial resolution of the distributions is no worse than 1.5 μm.     

硅中氮的二次离子质谱(SIMS)定量分析

本文采用相对灵敏度因子法,对硅中氮含量的SIMS定量分析方法进行研究。通过运用改变一次束扫描面积的方法,氮的检测限可达到2.0×10~(14)atoms/cm~3,比常规测试能力提高一个量级。