石墨烯在散热及热管理中的应用

由于其优异的机械、光学、电子和热性能,石墨烯引起了全球科技界和工业界的高度关注。其中,石墨烯极高的横向热导率使石墨烯成为电子和光子器件热管理的理想材料。本文介绍石墨烯在电子热管理中的应用,特别关注其产业化方面的进展。本文首先介绍石墨烯的制备和热学性能,然后介绍石墨烯散热片在电子器件热管理中的应用,最后,介绍石墨烯在散热和热管理领域中的机遇、挑战和未来趋势。     

石墨烯对波导耦合特性影响的研究

石墨烯材料因具有非常优异的电光特性而成为新一代光子器件中的重要材料.文章研究了石墨烯对于硅基、聚合物两种材料双矩形波导耦合特性的影响.研究结果表明,在双波导耦合器件中增加一层石墨烯能够起到改变耦合长度的作用,不同费米能级的石墨烯可以增大或减小双波导耦合器件的耦合长度.石墨烯对耦合特性的影响对于硅基和聚合物波导均适用.此研究结果对于基于石墨烯的波导器件的设计和应用具有一定的参考意义.     

光学前沿——2008’全国信息光学与光子器件学术会议

光学前沿———2008’全国信息光学与光子器件学术会议(CIOC2008’)由中国光学学会指导,中国科学院上海光学精密机械研究所主办,是展示我国信息光学、光子器件、光电子技术研究和应用成果的平台。会议旨在推动我国信息光学与光子器件技术的发展。首届会议(CIOC 2008’)由南京信     

PCF压力传感器输出信号光电转换方案研究

光电探测器件是光电信息转换系统中连接光学和电子系统的接口器件.分析了光子晶体光纤压力传感器的基本传感原理,设计了光子晶体光纤压力传感器系统和解码系统,根据光子晶体光纤压力传感器输出电信号特征可选择InGaAs/InP-APD为光电探测器.     

二维光子晶体的制备及应用

主要论述二维光子晶体的制备方法和二维光子晶体器件,并着重讨论了光子晶体在未来的光学器件集成方面广阔的应用前景。     

光学前沿2008'全国信息光学与光子器件学术会议专访

编者按 2008年8月26-28日,光学前沿--2008'全国信息光学与光子器件学术会议(CIOC)在南京信息工程大学举办,共有来自全国150余所高校和研究机构的代表出席了大会,总计400余人,收到文章摘要520篇,CIOC2008'以光信号处理技术、光源与光放大器、光通信网络组网技术、光无源器件与集成光路、光电子技术及其应用、先进光功能材料技术及应用以及其他相关技术等作为主题,力邀著名专家、学者特邀报告,会议面向全国高等院校、研究院所、光电器件相关高新技术企业征集了高水平论文,被录用文章的作者分别到会向大会作报告,同时会议向报告人颁发了报告证书.被录用论文将在<光学学报>信息光学专刊发表.此次会议规模空前庞大,嘉宾报告水平很高.本刊特邀部分专家、教授,请他们站在各自角度就信息光学领域的技术发展情况以及如何进一步推动行业前行发表了各自的看法.首届全国信息光学与光子器件学术会议提供了展示我国信息光学、光子器件、光电子技术研究和应用成果的平台.达到了推动我国信息光学与光子器件技术发展的效果.     

石墨烯/硅基异质集成光电子器件

石墨烯/硅基异质集成的光子器件研究在近年来取得了巨大进展,因石墨烯所具有的诸多独特的物理性质如超高载流子迁移率、超高非线性系数等,石墨烯/硅基异质集成器件展现出了诸如超大带宽、超低功耗等优异性能。文章介绍了近年来报道的典型石墨烯/硅基异质集成器件,包括石墨烯/硅基电光调制器、石墨烯/硅基热光调制器和石墨烯/硅基光电探测器,简要阐述了其原理与性能,并对其未来的应用与发展做出了展望。     

二维光子晶体的制备及应用

主要论述二维光子晶体的制备方法和二维光子晶体器件，并着重讨论了光子晶体在未来的光学器件集成方面广阔的应用前景．     

光学前沿——2009全国信息光学与光子器件学术会议

光学前沿——2009全国信息光学与光子器件学术会议（CIOC2009）由中国科学院上海光学精密机械研究所与中国海洋大学联合主办,是展示我国信息光学、光子器件、光电子技术研究和应用成果的平台。会议旨在推动我国信息光学与光子器件技术的发展,第一届学术会议（CIOC2008）于2008年8月在南京举办并取得了圆满成功,来自全国160多个高校和研究院所的420名代表参加了会议,出版专题文集2期。应广大参会专家的要求,CIOC2009将于2009年8月2-6日在青岛举行。     

以光子阱提高光学集成度

伊利诺斯州西北大学的研究人员和佛罗里达州美国集成光学公司的工业合作者正在发展以光子阱和光子线为基础的光子器件，光子阱和光子线是分别使光进行一维和两维强烈约束的微型光波导。这种器件包括微型环状激光器和微腔共振器。据该大学主要研究人员ＳｅｎｇＨｏ说，可以想像，这种器件可成为一代光电子元件的前奏或组件构成，这种器件不仅更为有效，而且也更加小巧，可望产生高密度光子集成。集成光学公司的ＭｅｅＣｈｉｎ把光子线描述成是量子阱或势阱的必然光学结果，这种阱从尺寸为德波罗依波长（约１０ｎｍ）量级和较低电子势的区域获…     

基于石墨烯和1维光子晶体的THz宽带吸收器

为了获得宽带高效率光波吸收器,设计了石墨烯和1维光子晶体的复合结构,采用修正的传输矩阵法研究了其传输特性。结果表明,在一定条件下,复合结构在太赫兹波段具有一定带宽和高效率的吸收带,吸收带的位置和宽度与1维光子晶体通带一致;在一些特别的吸收带,吸收峰值达到1;对相同的结构吸收结果还与入射方向有关。石墨烯和1维光子晶体的结合进一步拓展了它们的应用范围。     

金属-石墨烯光子晶体-金属结构的吸收特性

金属-石墨烯光子晶体-金属复合结构可实现多带吸收。为了解该复合结构的吸收特性, 采用传输矩阵法, 研究了可见光波段结构参量对其多带吸收特性的影响。结果表明, 各吸收带的中心波长与石墨烯化学势的大小无关; 吸收带的个数与石墨烯光子晶体周期单元个数及电介质层的光学厚度有关; 周期单元数越大, 介质层光学厚度越大, 吸收带的个数就越多; 两金属层的厚度对吸收特性的影响存在差异, 要使光吸收率尽可能高, 衬底一侧的金属层要尽可能厚, 入射空间一侧的金属层的厚度则存在一个最优值; 垂直入射时合理选择相关参量, 各主要吸收峰可有90%以上的吸收率。此研究结果为研制基于石墨烯的多带光吸收器提供了参考。     

光子晶体齿状波导的滤波特性研究

为了设计基于光子晶体波导的高性能滤波器件,在2维正方格子光子晶体波导结构中引入一系列齿状缺陷,采用有限元法对齿状光子晶体波导的传输特性进行了数值仿真和理论分析。结果表明,对于单个齿状缺陷,缺陷产生的共振频率使得在光子晶体波导通频域带出现带隙结构,可以实现良好的窄带滤波,并且通过改变齿状缺陷深度可以有效地控制缺陷的共振频率;引入多个齿状缺陷,缺陷之间会经过耦合作用形成一系列缺陷态,使得在光子晶体波导导通频域中出现宽带的带隙结构,可以实现宽带滤波。该光子晶体波导滤波器对窄/宽带滤波可根据波导结构中引入的齿状缺陷进行简单灵活调节。此研究在设计基于光子晶体波导的光子滤波器件方面具有潜在的应用价值。     

Progress of Terahertz Devices Based on Graphene

Graphene is a one-atom-thick planar sheet of sp2-hybridized orbital bonded honeycomb carbon crystal. Its gapless and linear energy spectra of electrons and holes lead to the unique carrier transport and optical properties, such as giant carrier mobility and broadband flat optical response. As a novel material, graphene has been regarded to be extremely suitable and competent for the development of terahertz （THz） optical devices. In this paper, the fundamental electronic and optic properties of graphene are described. Based on the energy band structure and light transmittance properties of graphene, many novel graphene based THz devices have been proposed, including modulator, generator, detector, and imaging device. This progress has been reviewed. Future research directions of the graphene devices for THz applications are also proposed.     

1维3元非磁化等离子体光子晶体禁带特性研究

为了研究1维3元非磁化等离子体光子晶体的禁带特性,采用传输矩阵法仿真计算了电磁波在1维3元非磁化等离子体光子晶体的传播规律,用计算得到的电磁波透射系数讨论了周期常数、介电常数、介质层厚度和等离子体参量对其禁带特性的影响。结果表明,改变介电常数、介质层厚度和等离子体频率可以实现对带隙的调制,增加周期数和等离子体频率不能实现对禁带的拓展。这一结果为设计1维3元非磁化等离子体光子晶体器件提供了理论参考。     

基于石墨烯的布洛赫表面波调控特性研究

布洛赫表面波(Bloch surface wave,BSW) 具有传输损耗低、显著表面局域场增强、环境敏感等特性,因而被视为研究近场光和物质相互作用的关键技术。其主要在截断的一维光子晶体与外界介质的界面激发并沿此界面传播,通过传播界面微纳结构的设计,可在纳米尺度实现对BSW的有效调控。本文从BSW的模式特性出发,提出了石墨烯加载的一维光子晶体BSW传感器件结构。通过改变石墨烯层的结构参数,调节激发模式在光子带隙中的位置,研究激发模式的光场传输特性,实现对BSW激发波长、振幅和相位的调控。进一步利用其对外界介质折射率变化非常敏感的特性,对其传感检测能力进行研究。结果表明,该器件有望实现高灵敏度的生化传感检测应用。该研究为新型BSW集成光子器件的设计与发展提供了新思路。     

基于石墨烯的太赫兹光电功能器件研究进展

作为一种新型光电材料,石墨烯独特的能带结构和电子输运特性,使其与太赫兹科学有着密切的内在关系：石墨烯内部的等离子体振荡频率在太赫兹频段;人为调谐石墨烯的禁带宽度在0~0.3 eV时,正好覆盖太赫兹频段;光电导率的外部可控性等,这些特点使得石墨烯有望成为太赫兹频段新一代高性能设备研制的基础。最近的研究显示,石墨烯在太赫兹波产生、调控、检测等光电功能器件的研制中取得了很好的成果。重点介绍了基于石墨烯的太赫兹光电功能器件,包括太赫兹源器件、可控调控器件及检测器研究的最新进展,并对这一快速发展的研究领域进行了展望。     

基于石墨烯超材料的可调谐电磁诱导透明

提出了一种基于石墨烯超材料的可调谐电磁诱导 透明(EIT)结构,该结构是由长条-半圆环形状的石墨烯层和 介质基底组成。通过频域有限差分法研究了该结构的特性,研究结果表明,由于石墨烯条和 石墨烯半圆环之间发生相互 作用,产生较弱的杂化,从而可以观察到EIT透明窗口。更重要的是,通过控制门电压,改 变石墨烯的费米能级,可以 在较宽的频率范围内实现透明窗口的动态调谐。通过调节石墨烯的费米能级,在透射峰附近 群延迟接近0.4ps。同时还研 究了石墨烯条和半圆环间的距离、圆环的半径、方位角等几何参数对EIT效应的影响,这些 因素的改变对EIT 效应产生 了不同的影响。本文设计的超材料结构可应用于调制器和慢光器件等,对光开关、光存储等 新型器件的设计有重要的指导意义。     

左右手材料光子晶体能带结构及表面波色散关系

根据平面波展开的传输矩阵理论及布洛赫定理,通过参数匹配的方式,研究零平均折射率及表面含覆盖介质层条件下左右手材料光子晶体的能带结构和表面波的色散关系,结果表明:零平均折射率条件下,左右手材料光子晶体不同于正折射率材料光子晶体,能带结构中出现半封闭状禁带、封闭状禁带和通带,且通带中的分立能级沿着低频方向呈现振荡衰减和多重简并趋势,能带结构沿着波矢绝对值增大方向趋于简并至消逝。添加表面覆盖介质层的左右手材料光子晶体支持正反表面波和反向表面波的传播,部分半封闭状或封闭状禁带边缘出现简并能级分裂,形成禁带中斜率有正有负的分立色散曲线。表面覆盖介质层厚度可调制色散曲线的频率位置和数目,随覆盖介质层厚度增大,分立色散曲线向波矢减小方向移动,且高频区域半封闭状禁带中的色散曲线在覆盖介质层厚度达到一定数值时还出现耦合分裂现象,但覆盖介质层厚度变化对能级的多重简并和通带与禁带的简并态不产生影响。左右手材料光子晶体的能带结构特点和表面波色散特性,可为新型光波导器件的研究和设计等提供指导。     

太赫兹波在光子晶体中的传输特性

为了研究太赫兹波在2维正方晶格光子晶体中的传播特性,利用平面波展开法数值模拟了光子晶体能带结构和态密度分布。计算表明,E偏振当填充率f=0.6362和H偏振当填充率f=0.7845时出现最大光子带隙,在f=0.7791出现最大完全光子带隙;增加介电常数的差值,也增加了太赫兹波在正方晶格光子晶体中传输的带隙;光子晶体态密度的分布验证了存在光子带隙的范围。研究结果为太赫兹波器件的开发提供了理论依据。