微机电可调硅基三族氮化物光栅

将静电梳齿微驱动器与三族氮化物光栅集成,获得了利用静电梳齿微驱动器调节光栅周期的硅基三族氮化物光栅。首先,以硅基三族氮化物基片为基础,设计了微机电可调光栅,光栅的设计周期为1.1μm,设计线宽为0.8μm。然后,利用严格耦合波分析法研究了横向磁场模式下可调光栅的光学响应特性;研究显示改变光栅周期和占空比,光栅的谐振波峰出现了明显偏移。最后,介绍了结合电子束光刻、三族氮化物干法刻蚀和深硅刻蚀技术制备微机电可调三族氮化物光栅的方法。严格耦合波分析和实验表明:制备的微机电可调三族氮化物光栅具有良好的质量;在静电驱动器上施加电压,可将光栅的谐振波峰由1.345μm调节至1.40μm,满足了利用微机电技术调节三族氮化物光栅光学响应特性的要求。     

应用PCR-DGGE技术分析长江口低氧区的细菌群落组成

应用PCR结合变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）技术对长江口外低氧区的细菌群落组成和优势菌群进行了分析。对25条DGGE条带进行了克隆、测序,所得到的细菌16SrDNA基因V3区序列进行了系统进化分析。结果显示这25条条带分别归属于4个细菌类群：变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroides）、厚壁菌门（Finnicutes）和蓝细菌门（Cyanobacteria）。其中有16条分别与变形细菌亚群的γ-Proteobacteria和δ-Proteobacteria相似。时空分析发现,低氧水体的细菌群落组成与非低氧水体的组成不同,低氧水体包括变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroides）、厚壁菌门（Finnicutes）和蓝细菌门（Cyanobacteria）,非低氧水体中没有发现蓝细菌门（Cyanobacteria）。并且8月份低氧水体中Flavobacteria为优势菌群。     

可见光通信感知一体化芯片及关键技术

通信感知一体化是6G关键技术之一。氮化镓量子阱二极管的发射光谱和光探测谱存在重叠区,量子阱二极管光探测器能够吸收具有相同量子阱结构的光发射器件发出的短波长光子,生成光电流。该文基于该物理现象,研制同质集成光发射光接收器件的氮化镓光电子芯片,由于单个量子阱二极管芯片器件自身发光干扰导致感知外界光信号弱,但是收发分离芯片又存在效率低、紧凑性弱、鲁棒性差等问题,将具有相同量子阱结构的量子阱二极管器件制备在同一块芯片上,分别作为发光和接收器件,构建自由空间逆向光通信系统,探索可见光通信感知一体化芯片及关键技术。     

基于垂直结构GaN LED的水下蓝光通信系统

垂直结构GaN LED能够提高器件的出光效率和调制带宽,是可见光通信的关键器件。该文面向水下蓝光通信的重大应用需求,基于亚波长理想LED模型,设计、制备了垂直结构蓝光LED器件,在NRZ-OOK调制下可实现10 Mbps的无线光通信。该文进一步搭建了水下可见光通信系统,采用基于该器件,实现了调制速率2 Mbps的全双工水下蓝光通信。     

多共振峰圆形光栅滤波器

提出了一种导模共振圆形光栅滤波器,以实现它在可见光范围内的多波段滤波。理论分析了圆形光栅滤波器在同一入射波偏振条件下形成多个共振峰的原因。通过微纳加工技术在硅基二氧化铪材料上实现了光栅层约为70nm的圆形光栅薄膜结构。利用一维线性光栅对圆形光栅的反射谱进行了模拟,通过角分辨微纳反射谱测试系统获得了该光栅滤波器在不同入射波偏振条件以及不同入射角时的反射谱。实验表明,在特定的光栅周期以及占空比条件下(如光栅周期350nm,占空比0.5),当线性偏振光正入射时,该圆形光栅滤波器形成了两个共振峰(505nm处和575nm处),与模拟结果基本符合。另外,光栅占空比相同时,随着光栅周期的增加,共振峰会向较长的波段偏移。实验显示:通过设计不同结构的亚波长圆形光栅,可以实现可见光范围内多个特定波段的滤波作用。     

面向可见光波段的非周期悬空GaN薄膜光栅

基于严格耦合波理论,提出了一种在可见光波段能调控入射光相位的非周期悬空氮化镓(GaN)薄膜光栅。首先,采用有限差分时域(FDTD)方法,通过改变光栅的周期、占空比等参数仿真计算非周期悬空GaN薄膜光栅的光响应。然后,采用双面加工工艺和氮化物背后减薄技术在硅基GaN晶圆上制备非周期悬空GaN薄膜光栅,控制入射光束的相移。最后,通过角分辨微反射谱实验和光致发光测量实验表征了该薄膜光栅的光学性能。角分辨微反射谱实验结果显示非周期悬空GaN薄膜光栅的光学性能与FDTD的理论分析一致;光致发光测量实验显示其光致发光(PL)强度比硅衬底GaN光栅大大增强,峰值从364.3nm转移到378.7nm。另外,在可见光波段内,该悬空非周期GaN光栅有较大的入射角容忍度,为-25°~25°。得到的结果表明,研制的悬空非周期GaN光栅有助于提高光提取效率。     

可见光无线传能通信一体化芯片

为了解决水下环境中物联网感知终端的能源供给难题，利用氮化镓量子阱二极管的多功能光电特性，采用兼容的制造工艺，在同一块氮化镓芯片上集成能源、照明、通信和感知等器件，在器件之间实现互联，制备出氮化镓能源通信感知一体化芯片，并对该芯片进行了可见光无线传能和通信实验。实验结果表明：该芯片能够吸收外界的光脉冲信号并产生稳定的信号输出，且信号发射速率能够达到1 Mb/s，具有中继通信的潜力；在水下环境中该芯片也能实现能源的采集与信号通信。