量子丝微腔激光器

量子丝微腔激光器高效率、低电流阈值半导体激光器对通讯、光学处理和光互连等许多应用是诱人的。最近为制作这种激光器所做的研究都是依靠强电子约束或光学约束，使材料态或腔模更完善地耦合到激光过程中。例如，一维量子丝的量子约束使电子态密度浓缩到窄波带内。因此，...     

光学微腔的应用和发展前景

随着激光技术的不断发展,高Q值光学微腔受到广泛关注,其应用领域不仅局限于传统光学,在量子信息和集成量子芯片方面更是有广阔的应用前景。简要分析了两种不同类型光学微腔(回音壁模式光学微腔和光子晶体缺陷腔)的原理、发展历程以及相对于传统光学谐振腔的优势。同时数值模拟出了不同结构光学微腔的模式分布。基于其特殊优势,介绍回音壁模式光学微腔在激光技术、生物探测以及量子物理领域的重要应用,并且预测光子晶体微腔将在集成光学、微电子技术等领域具有巨大的发展前景。     

基于锗量子点的硅基发光器件

硅基光源是实现硅基集成光电子芯片的核心器件,虽然近年来国内外已经取得多项重要成果,但适合于下一代大规模光电集成芯片的小尺寸、低功耗、工艺兼容的高效硅基发光器件仍然缺乏。文章介绍了基于嵌入光学微腔中的锗量子点实现硅基发光器件方面的研究成果,通过将分子束外延生长的锗自组装量子点嵌入硅光子晶体微腔中,实现了室温下处于通信波段的共振发光。通过在图形化衬底上生长实现锗量子点的定位,并精确嵌入光子晶体微腔中,实现了基于锗单量子点的硅基发光器件。     

单量子点降低激光阈值

美国的科学家声称：亚微瓦激光阈值的量子点微腔激光器能使带隙变窄以产生单态激光，这种低功率激光器可用在片上和片外通信以及光学计算中。     

提高Si量子点发光强度的途径

探讨了提高Si量子点发光强度的可能途径。这些方法主要包括:采用高密度和小尺寸的有序Si量子点、光学微腔结构、表面钝化处理技术和稀土发光中心掺杂。     

微腔中量子点光子发射的动力学研究

基于量子回归理论建立了微腔-量子点耦合模型的主方程,研究了用激光脉冲激发时微腔中的量子点二能级系统的密度矩阵随时间的演化,然后通过密度矩阵得出发射光子数和二阶相关度等特性,并对适合于制作单光子源的微腔参数和泵浦条件进行了优化。相关参数中,微腔衰退率和系统耦合系数的相对关系对单光子发射过程起关键作用。     

定位生长量子点的金字塔形衬底的制备

在理想情况下,单光子是由量子点单光子源发光产生的。量子点单光子发射器件的制作主要利用自组织生长方法在图形衬底上结合光学微腔结构实现。采用金字塔形衬底制备量子点可实现量子点的高定位生长,该方法易于制备和隔离单光子源量子点。利用金字塔形衬底不但可以解决多个量子点占据同一个位置的问题,而且在金字塔形衬底上制备的量子点有利于光子的发射和收集。     

CdS纳米晶自组装形成的亚微米中空球微结构研究

Ⅱ-Ⅵ族半导体量子点（如GdS、CdSe等）,因其具有明显的量子尺寸将就和表面将就，近来成为人们研究的热点。以这些量子点为基元，可组装成许多有趣的结构，其中最具代表性的是被人们称为光子点的亚微米-微米尺度的中空球微腔结构。这种中空球微腔结构具有量子点和光子点耦合效应，可实现自发辐射的抑制和单模加强的量子点发光，称之为光子点对量子点发光的调制。     

蝶形纳米天线调控的超高品质光子-等离激元混合微腔

具有超高品质因子的光学微腔是构造各种集成光子器件的重要组件，以光子晶体微腔为基础的混合微腔为实现强烈的光和物质相互作用提供了一个新颖的平台，在腔量子电动力学、集成单光子源、量子计算等方面都具有十分广阔的应用前景。本文基于双异质结构光子晶体微腔，结合蝶形金纳米天线等离激元结构，设计实现了一种可见光波段的新型光子-等离激元混合微腔，并通过改变蝶形金纳米天线的间隙、角度、长度、厚度、相对位置等结构参数，利用三维时域有限差分法研究了等离激元纳米结构对混合腔的品质因子、有效模式体积、品质因数的调控规律，模拟结果显示，混合腔的有效模式体积和品质因数分别始终稳定在10^-6(λ/n)³和10⁸(λ/n)^-3数量级，最佳品质因数值可达5.730689×10⁸(λ/n)^-3，优于其他类型的微腔。     

微腔与腔量子电动力学研究进展

光学微腔中原子之自发辐射与自由空间中原子的自发辐射有着重要的不同。微腔能够控制腔内原子的自发辐射，使自发辐射得到抑制或增强，并有可能使自发辐射成为一个可逆过程。由此发展起来的腔量子电动力学能够阐述腔场与原子的相互作用。本文简要介绍了这一研究领域的背景和进展，同时介绍了微腔的重要应用一无阈值激光器。     

微腔中nc-Si/SiN超晶格的光致发光

研究了一维光子晶体微腔结构对nc-Si/a-SiNz超晶格发射的调制. 一维光子晶体微腔采用两种具有不同折射率的非化学组分非晶氮化硅的周期调制结构，腔中嵌入采用激光晶化方法制备的硅量子点阵列，从Raman谱和透射电子显微镜分析得到其尺寸约为 3～4nm. 从光致发光谱上观察到明显的选模作用、明显变窄的发光峰以及约两个量级的发光强度的增强. 微腔对硅量子点阵列发光的调制主要表现在两个方面：共振模式的增强和非共振模式的抑制. 硅量子点中位于腔共振模式的辐射跃迁被增强，非共振模式的辐射跃迁被抑制，因此位于腔共振频率处的跃迁通道成为硅量子点中唯一的辐射跃迁通道，导致光致发光谱的窄化和强度的增强. 因此，在提高硅材料发光效率方面，光子晶体微腔具有非常大的应用前景.     

降低VCSELs激射阈值途径的理论研究

针对量子阱有源层的结构特点，考虑增益和载流子浓度呈对数关系，建立量子陆垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）的速率方程，导出了阈值电流密度的解析表达式，运用MATLAB软件中Simulink可视化仿真系统对理论计算进行模拟仿真，研究了降低VCSEL激射阈值的3个基本途径；有源层选用量子阱实现微腔结构，腔面采取多层介质反射膜提高光腔反射率R：改进外延生长技术在降低各种损耗。     

玻璃球形微腔中量子点发光行为研究

制备出了尺寸在μm量级的球形玻璃微腔,在球形微腔中嵌入了CdSeS半导体纳米团簇结构,用一束激光激发单个微球时,球形微腔中CdSeS量子点的发光通过全内反射实现了球形回音壁模式的腔模共振,实现了受限电子态和光子态的耦合。     

锗基InAs量子点激光器的腔面失效及再生的研究

围绕锗基InAs量子点激光器,开展了激光器腔面失效及再生的研究.研究并分析了灾变性光学镜面损伤产生的机理及其对激光器腔面的影响,开展了腔面再生研究,发展了一套创新性的腔面再生工艺并实现了失效的锗基InAs量子点激光器的再生.根据锗基InAs量子点激光器材料结构设计腐蚀工艺,通过选择性腐蚀在激光器腔面制备出悬臂结构,采用细针解理使悬臂结构自然解理,获得新的激光器谐振腔面,失效激光器重新工作.对比了激光器失效前和再生后的工作性能,结果表明因灾变性光学镜面损伤而失效的锗基InAs量子点激光器获得全新的谐振腔面,锗基激光器器件性能和失效前相当.     

微腔调制常温Ge量子点光致发光特性

报道了微腔对Ge量子点常温光致发光的调制特性. 生长在SOI硅片上的Ge量子点的常温光致发光呈多峰分布，随波长增加，峰与峰之间的间隔增加. 这种多峰结构与SOI硅片所形成的微腔有关，只有满足特定波长的光致发光才能透出腔体并被探测器搜集. 模拟结果与实验结果吻合得很好，变功率实验也进一步证实了该结论.     

金属平面半导体量子阱微腔自发发射

应用微腔腔量子电动力学和半导体量子阱物理,讨论了平面半导体量子阱微腔的自发发射,得到了腔结构、量子阱参量和注入载流子下的微腔自发发射谱和载流子寿命.计算发现由于微腔和量子阱分别对光子和载流子的限制,平面微腔可以增进自发发射,具有很强单方向性。     

二氧化硅壳层对CdS:Mn/ZnS量子点的光稳定性影响研究

在量子点表面包覆二氧化硅壳层,能够有效的保护纳米粒子核不受外界环境的影响,使得它在光电子器件和生物标记等领域中有着广泛的应用前景。通过一锅法制备高质量CdS:Mn/ZnS量子点,然后利用反相微乳液方法在量子点的表面继续包覆SiO2层,得到CdS:Mn/ZnS@SiO2多层核壳结构量子点材料。化学性质稳定的ZnS及SiO2材料的包覆使CdS量子点材料的毒副作用降低并有效提高其稳定性,然而CdS:Mn/ZnS量子点的大部分性能在包覆SiO2后都保持不变,因此CdS:Mn/ZnS@SiO2量子点在光学应用中有很大的应用潜力。     

金属平面半导体量子阱微腔自发发射

应用微腔腔量子电动力学和半导体量子阱物理,讨论了平面半导体量子阱微腔的自发发射,得到了腔结构、量子阱参量和注入载流子下的微腔自发发射谱和载流子寿命．计算发现由于微腔和量子阱分别对光子和载流子的限制,平面微腔可以增进自发发射,具有很强单方向性．     

微腔中nc-Si/SiN超晶格的光致发光

研究了一维光子晶体微腔结构对nc-Si/a-SiNz超晶格发射的调制.一维光子晶体微腔采用两种具有不同折射率的非化学组分非晶氮化硅的周期调制结构,腔中嵌入采用激光晶化方法制备的硅量子点阵列,从Raman谱和透射电子显微镜分析得到其尺寸约为3～4 nm.从光致发光谱上观察到明显的选模作用、明显变窄的发光峰以及约两个量级的发光强度的增强.微腔对硅量子点阵列发光的调制主要表现在两个方面:共振模式的增强和非共振模式的抑制.硅量子点中位于腔共振模式的辐射跃迁被增强,非共振模式的辐射跃迁被抑制,因此位于腔共振频率处的跃迁通道成为硅量子点中唯一的辐射跃迁通道,导致光致发光谱的窄化和强度的增强.因此,在提高硅材料发光效率方面,光子晶体微腔具有非常大的应用前景.     

微腔中nc-Si/SiN超晶格的光致发光

研究了一维光子晶体微腔结构对nc-Si/a-SiNz超晶格发射的调制.一维光子晶体微腔采用两种具有不同折射率的非化学组分非晶氮化硅的周期调制结构,腔中嵌入采用激光晶化方法制备的硅量子点阵列,从Raman谱和透射电子显微镜分析得到其尺寸约为3～4 nm.从光致发光谱上观察到明显的选模作用、明显变窄的发光峰以及约两个量级的发光强度的增强.微腔对硅量子点阵列发光的调制主要表现在两个方面:共振模式的增强和非共振模式的抑制.硅量子点中位于腔共振模式的辐射跃迁被增强,非共振模式的辐射跃迁被抑制,因此位于腔共振频率处的跃迁通道成为硅量子点中唯一的辐射跃迁通道,导致光致发光谱的窄化和强度的增强.因此,在提高硅材料发光效率方面,光子晶体微腔具有非常大的应用前景.