150 nm亚波长铝光栅的近红外偏振特性

采用纳米压印、反应离子辅助刻蚀及物理溅射技术制作了周期为150 nm的铝光栅,用分光光度计测量了样品的透过率随入射光偏振方向变化的关系以及在可见、近红外波段TE,TM波的透射光谱。利用严格耦合波理论对光栅的上述性能进行了数值模拟和理论分析。考察了斜入射情况下样品的性能及损耗随入射角的变化关系。理论和实验结果表明,光栅的透过率对入射光的偏振态十分敏感:在近红外范围内(1000~2000 nm)对TE波完全反射,对TM波具有90%的透过率,并且在斜入射时因入射角的增大而轻微加强。此外,还比较了不同金属材料光栅的TM波近红外透射特性,探讨了改善其性能的途径。     

800 nm亚波长夹层式金属偏振分束光栅

为获得高性能的偏振分束光栅,设计了一种亚波长夹层式金属光栅结构,通过严格耦合波分析和遗传算法优化出最佳光栅结构。所设计的光栅在波长为800 nm时,0级衍射级次上TM偏振波的透射率和TE偏振波的反射率分别为98%和96.5%。在波长747 nm 854 nm,以及入射角-27 27范围内,光栅的透射和反射消光比都大于20 dB,达到了高衍射效率、高消光比、宽带宽及大角度的要求,数值分析表明该光栅对周期、槽深、覆盖层厚度具有优良的工艺容差。该光栅结构简单,性能稳定,对入射光损耗低,偏振分束效果明显,在光学偏振器件、激光器系统、偏振成像等领域具有广泛的应用前景。     

倒梯形双层金属光栅式偏振分束器

为获得高衍射效率、高消光比、宽带宽及大角度容差的光栅结构，提出了一种在近红外波长区域工作的倒梯形双层金属光栅结构的偏振分束器。该结构引入了一层高折射率介质层，并且将光栅区的光刻胶斜切成倒梯形结构，新的设计增大了光栅的透射效率和消光比。使用严格耦合波分析方法，模拟和优化了偏振分束器的结构参数。结果表明，横磁波及横电波在1 290~1 840 nm波长范围内的透射效率和反射效率分别超过97%和95%。透射和反射的最大消光比分别为33 dB和53 dB。在波长为1 550 nm，入射角为-40~40时，光栅的透射和反射消光比都大于22 dB，达到了高性能偏振分束器的要求。相较于双层金属矩形光栅，所提出的倒梯形双层金属结构表现出更高的透射性与反射性，同时具有更好的设计灵活性。     

红外探测器组件封装中的引线特性研究

引线互联是红外探测器封装的关键工艺之一,而采用何种引线则会直接影响红外探测器组件的电学、力学和热学性能。引线互联需要考虑引线的材料、线径、长度和引线工艺,因而红外探测器封装中通过采用多种引线来满足不同需求。系统介绍了红外探测器封装所用引线的电学、力学和热学性能,重点测试和分析了金丝、硅铝丝、铂金丝等引线在大气和真空环境下的熔断电流。大气环境下引线的熔断电流明显大于真空环境下,并与经验公式的结果基本一致。该研究可为航天用红外探测器封装的引线选择提供参考。     

中波红外集成偏振光栅结构参数对偏振性能影响仿真分析

中红外集成偏振焦平面探测技术将偏振探测技术与中波红外焦平面成像探测技术融合,通过异质集成的方式实现偏振光栅和探测器的单片集成,具有体积小、质量轻,机械稳定性高等优势,可实现多偏振方向的同时成像。像元级的亚波长金属光栅可实现不同偏振方向的高消光比,然而金属材料的选择、光栅的周期、占空比、厚度等参数均会影响偏振探测器的偏振性能。给出了亚波长金属光栅的理论分析,建立了中波红外集成偏振HgCdTe探测器的偏振性能仿真模型,对不同光栅参数对探测器偏振性能影响进行了仿真分析,确定了Al光栅周期200~400 nm,占空比0.5~0.7,厚度＞100 nm的参数选择。仿真分析得到在±14°入射角范围内,偏振消光比变化较小。同时,引入了Si基HgCdTe探测器,仿真分析了SiO₂增透膜厚度对偏振消光比的影响,确定了SiO₂最佳厚度在500 nm附近,对Si基和CdZnTe衬底集成偏振HgCdTe探测器的消光比进行比对,得出了Si基探测器偏振性能更优。仿真结果可为中波红外集成偏振HgCdTe探测器偏振光栅的设计提供理论指导和参考。     

亚波长金属光栅偏振器制备技术研究

亚波长周期结构光栅具有传统光栅所不具有的特殊特性,采用严格耦合波法设计并制作了一种柔性双层金属光栅偏振器,通过纳米压印技术在方形的PC（Polycarbonate,聚碳酸酯）上制备了周期为278 nm,深度为110 nm,占空比为0.5的亚波长光栅,通过磁控溅射技术在制作的介质光栅上沉积了70 nm的金属铝层,制作了具有双层金属结构的柔性双层金属光栅偏振器,并用光谱测试系统进行了简单的性能测试。实验结果表明,当入射光波长范围在350~800 nm时,制作的柔性双层光栅偏振器偏振特性优良,且具有非常高的透过率和消光比,分别高达48%和100000。该制作工艺只由纳米压印和金属蒸镀完成,省去了复杂的涂胶、剥离及刻蚀,因此在大批量生产偏振器方面具有很明显的优势,可普遍用于光探测器件、光电开光等半导体光电子器件的制作过程。     

不同线径镀锡铜包铝线最大电阻率的确定

为了给新制定的《镀锡铜包铝线》电子行业标准中具体线径范围内镀锡铜包铝线规定的最大直流电阻率提供理论支持,首先在镀锡铜包铝线规定的线径范围内选取最小的线径,再通过镀锡试验和金相分析测定镀锡层的最大厚度,然后根据铜包铝线的铜层体积比所规定的最大电阻率,采用理论计算的方法确定不同线径镀锡铜包铝线的最大电阻率。     

Design and evaluation of fundamental-mode and polarization-stabilized VCSELs with a subwavelength surface grating

We demonstrate 850-nm oxide-confined vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) with a locally etched subwavelength surface grating that are single-mode and polarization stable from threshold up to thermal roll-over, reaching /spl sim/4 mW of output power. The side-mode suppression ratio (SMSR) is >30 dB and the orthogonal polarization suppression ratio (OPSR) is /spl sim/20 dB. Moreover, no distortion of the far-field beam profile is observed as a result of the surface grating. Our numerical calculations show that a carefully designed VCSEL can have a high simultaneous mode and polarization selectivity without a significant increase in loss for the favored fundamental mode with polarization state perpendicular to the grating lines. This indicates characteristics such as threshold current and resonance frequency will not be notably degraded. The calculations also show a low sensitivity to variations in grating etch depth and duty cycle, which relaxes fabrication tolerances. In our experimental parametric study, where the oxide aperture diameter, surface grating diameter, and grating duty cycle were varied, the combined mode and polarization selection was investigated. For an optimum combination of oxide aperture and surface grating diameters of 4.5 and 2.5 /spl mu/m, respectively, the device is found to be single-mode and polarization stable for a broad range of grating duty cycles, from 55% to 75%, with only a small variation in other laser performances, which is in line with theory.     

Subwavelength Grating-Mirror VCSEL With a Thin Oxide Gap

A new vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) structure based on a subwavelength grating mirror and a thin oxide gap is suggested and numerically investigated. The structure is shown to exhibit similar threshold gain, suppression of higher order transverse modes, and polarization stability as a grating-mirror VCSEL reported in the literature based on a thick air gap. The thin oxide gap structure has a number of advantages including easier fabrication, better mechanical stability, and very strong single-mode properties.     

等离激元微腔耦合长波红外量子阱高消光比偏振探测器（特邀）

长波红外偏振探测器能够大幅提升对热成像目标的识别能力。受制于衍射极限的物理限制,目前的微线栅偏振片型长波红外偏振探测器的偏振消光比基本上只能做到最高10∶1左右。文中采用金属/介质/金属的等离激元微腔结构,将量子阱红外探测激活层相嵌在微腔之中。由于上、下金属之间的近场耦合形成了在双层金属区域的横向法布里-珀罗共振模式,构成等离激元微腔。文中利用微腔的模式选择特性及其与量子阱子带间跃迁的共振耦合,将量子阱子带跃迁不能直接吸收的垂直入射光耦合进入等离激元微腔并转变为横向传播,从而能够被量子阱子带吸收,实现了在长波红外13.5 μm探测波长附近偏振消光比大于100∶1的结果。相关工作为发展我国高消光比长波红外偏振成像焦平面提供了全新的物理基础和技术路径。