用调制光谱研究半导体体材料及微结构的非线性极化率

提出了用调制光谱信号强度表征半导体体材料及微结构的非线性极化率,研究了测量的原理和方法．对玻璃中量子点电反射调制光谱信号强度随团簇颗粒尺寸的不同而产生几个数量级变化的原因作出了解释     

半导体微结构材料的发展

超晶格的概念与先进的材料生长技术相结合产生了半导体微结构材料。目前，材料设计、材料生长和深微米技术的一体化，推动着半导体微结构材料向着低维化方向发展。     

双单量子阱材料的调制光谱研究

本文采用光调制光谱方法测量了GaAs/Ga_(1-x)Al_xAs双单量子阱材料的光调制反射光谱(PR),同时观察到了二个单量子阱中的带间激子跃迁,采用电场调制线形可以拟合出激子跃迁的能量,与简单的有限方势阱模型的计算结果符合。并且由调制反射光谱中的Franz-Keldysh振荡,计算得到材料表面内建电场约为29.3kV/cm。     

半导体量子阱材料的调制光谱研究

我们采用光调制透射方法从In_xGa_(1-x)As/GaAs单量子阱样品测量了调制透射谱,得到了InGaAs量子阱中激子的清晰的调制结构.由电场调制原理对调制透射谱进行拟合,得到了激子的跃迁能量.结果与其他测量以及理论计算结果有较好的一致.     

可调谐半导体激光波长调制光谱信号分析

波长调制光谱是一种高灵敏光谱检测技术,针对典型应用条件的精确信号分析模型可以为光谱检测系统的设计和优化提供依据.在Fourier分析的基础上给出了可调谐半导体激光波长调制光谱技术的理论描述.分析了可调谐半导体激光正弦频率调制情况下WMS各次谐波信号特征,研究了激光幅度调制对谐波信号的影响,以及由系统光学表面标准具效应引入的背景噪声与量化描述.分析方法不受调制幅度的限制,适合于不同条件下波长调制光谱分析和背景信号的定量分析.     

增益非线性参数对半导体激光器调制特性的影响

本文用小信号分析法建立了半导体激光器调制的数学模拟，用这个模型研究了增益与载流子密度的非线性依赖关系对半导体激光器的功率调制、波长调制和ＣＰＲ值的影响。     

一种新的空间调制光谱技术及其对几种半导体材料的应用

本文提出了另一种新的对样品实行空间调制的微分反射光谱技术．文中给出了实验方法，讨论了调制机理，指出即使纯的体材料表面未经不均匀性处理，该方法也可直接给出其能隙大小，对GaAs的实验结果说明了这一观点．本文还分析了微分反射方法研究量子阱超晶格等薄膜半导体材料时的物理机理，给出并解释了InGaAs／GaAs单量子阱，AlGaAs／GaAsHBT等材料的微分反射谱．为了比较起见，文中还对照给出了每一样品的光调制反射谱．     

用于光电流光谱研究的半导体激光器的线性温度调制

利用自行设计的电子反馈控制线路 ,将半导体激光器频率作线性调谐 ,使激光频率能连续调谐达 6 0GHz而不发生跳模 (modehopping)。利用这种线路量取的锂2S 2P 谱线 (6 70 8nm) ,连超精细结构 (HFS)都能看见。     

非线性双折射阶跃光纤中的极化调制不稳定性

利用光脉冲在光纤中传播时所遵守的相干非线性薛定谔耦合方程,研究了线偏振光在弱双折射阶跃光纤中的传输特性。结果表明,由于线性双折射和色散的相互作用,导致光的偏振态发生变化,产生交叉相位调制(XPM) ,从而导致相位匹配参量的四波混频。这一过程不仅在反常色散区产生,在正常色散区也能产生,并且当表征距离的级数m发生变化时,也随之发生变化。     

可调谐激光波长调制技术检测氧气浓度

为了克服传统方法检测氧气浓度的一些弊端,提出了一种采用可调谐激光二极管吸收光谱法结合锁相放大的检测技术.通过改变激光二极管的驱动电流使输出波长变化扫描通过氧气的吸收峰,然后利用锁相放大技术对吸收光谱的谐波进行检测分析.利用半导体激光能量高、单色性好、输出波长可随电流调制的特点和锁相放大检测微弱信号的优势来提高信噪比与检测精度.对不同浓度的氧气进行了实际检测,可得检测线性相关系数为0.99,检测极限质量浓度为1142.86 mg/m3,且该方法具有较好的稳定性及抗干扰性.     

基于波长调制光谱技术的二氧化碳浓度测量

以可调谐激光二极管吸收光谱技术为基础,结合波长调制光谱技术,对不同体积浓度的二氧化碳气体进行检测。分别分析正弦波调制信号的不同调制电压及调制频率对二次谐波信号波形及峰值的影响。结果显示当调制电压为0.25 V、调制频率为10 kHz时,得到的二次谐波信号较好。在此基础上,利用实验室中搭建的单光路测量系统对不同浓度的CO2气体进行检测,得到气体浓度与二次谐波峰值线性相关系数为0.998,系统的检测极限为450 ppm。研究为该类系统调制系数的选择提供了实验依据,为工业应用打下了基础。     

基于自相位调制原理的光纤非线性系数测量

光纤的非线性效应对于光纤通信具有重要意义.准确测量光纤的非线性系数是有效利用或抑制各种非线性效应的基础.介绍了利用自相位调制测量非线性系数的原理并探讨了对实验装置的具体要求;给出了色散位移光纤(DSF)和普通单模光纤(SMF)的实测结果;结果表明,无论使用输出光谱左侧还是右侧的主瓣和旁瓣光强比值I0/I1均可计算出准确数值;最后讨论了偏振和色散对测量结果的影响.     

Direct Modulation of Semiconductor Injection Lasers

Narrow stripe geometry double-heterostructure injection lasers for optical communication applications allow direct modulation up into the Gbit/s range. Modulation behavior and influence of modulation on the laser spectrum are discussed. The spectral and modulation properties of gain-guided and index-guided laser types differ significantly. Limitations arise from intensity fluctuations due to intrinsic quantum noise, dynamic instabilities, and reflected optical power, and also, in the case of analog modulation, from harmonic distortion. By coherent injection locking, single mode operation and strongly damped transient response can be achieved. Electronic circuits for Gbit/s direct modulation are discussed.     

Measurement of Chirp Parameter and Modulation Index of a Semiconductor Laser Based on Optical Spectrum Analysis

A novel and simple method for measuring the chirp parameter, frequency, and intensity modulation indexes of directly modulated lasers is proposed in a small-signal modulation scheme. A graphical approach is presented. An analytical solution to the measurement of low chirp parameters is also given. The measured results agree well with those obtained using the conventional methods     

Thermal Metrology of Silicon Microstructures Using Raman Spectroscopy

Thermal metrology of an electrically active silicon heated atomic force microscope cantilever and doped polysilicon microbeams was performed using Raman spectroscopy. The temperature dependence of the Stokes Raman peak location and the Stokes to anti-Stokes intensity ratio calibrated the measurements, and it was possible to assess both temperature and thermal stress behavior with resolution near 1mum. The devices can exceed 400degC with the required power depending upon thermal boundary conditions. Comparing the Stokes shift method to the intensity ratio technique, non-negligible errors in devices with mechanically fixed boundary conditions compared to freely standing structures arise due to thermally induced stress. Experimental values were compared with a finite element model, and were within 9% of the thermal response and 5% of the electrical response across the entire range measured     

调制型半导体激光器驱动电路设计

半导体激光器以体积小、质量轻、驱动功率和电流较低、效率高、工作寿命长、可直接调制、易于与各种光电子器件实现光电子集成及与半导体制造技术兼容、可大批量生产等特点得到了广泛的研究与应用,研究和改进激光器驱动电路具有重要的意义。小功率可调谐半导体激光器对驱动电流有很高的要求,驱动电流的微小变化将直接导致其输出光强的波动。为实现半导体激光器的稳定功率输出,基于电流负反馈原理设计包含慢启动和限流保护电路的恒流驱动电路。在电路设计中尽可能利用简单的器件和设计起到改善激光器正常工作的目的。在调制过程中分别利用运放与三极管的不同特性设计出了低频低失真和高频开关调制电路。利用两级放大负反馈原理进行反馈电流的调整,降低闭环带宽,增强了闭环负反馈的稳定性。     

注入锁定半导体激光器调制特性研究

通过速率方程建立外光注入半导体激光器的理论模型,在注入锁定条件下对其进行稳态及小信号分析,研究了注入光对调制特性的影响.结果表明,强光注入在一定程度上增大了谐振频率和调制带宽,但是抑制了响应增益,通过增大偏置电流加以补偿,才能获得理想的响应增益和带宽;并且外光注入大大降低了低频调制时的频率啁啾.