激光晶体的微观缺陷与宏观光学性质

激光晶体的微观结构与其宏观光学性质密切相关。晶体的宏观光学性质是其微观结构的表现。晶体的微观缺陷,直接影响晶体的物理和光学性质。本文用固体理论对常用的几种激光晶体的微观缺陷和宏观光学性质的关系进行了分析和论证,并与实验作了比较。一、晶体微观缺陷的宏观表现晶体的微观结构与其宏观性质密切相关。晶体的微观缺陷,直接影响晶体的物理和光学性质。例如,理想的Nd~(3 ):YAG激光晶体,是具有空间对称性的立方晶体,它的各向异性     

原位退火对碲锌镉晶体第二相夹杂缺陷的影响

采用传统布里奇曼法生长碲锌镉晶体,在配料过程中添加适当过量的Cd,并在晶体生长结束阶段的降温过程中加入晶锭原位退火工艺,晶体的第二相夹杂缺陷得到了有效抑制。根据晶体第二相夹杂缺陷的形成机理,结合热扩散理论和碲锌镉晶体的P-T相图,研究了退火温度对晶体第二相夹杂缺陷密度和粒度（尺寸）的影响,获得了抑制碲锌镉晶体第二相夹杂缺陷的退火条件。利用优化的退火条件制备碲锌镉晶体,晶体第二相夹杂缺陷的尺寸小于10 μm,密度小于250 cm－2。     

准周期结构一维光子晶体的缺陷模研究

利用传输矩阵方法,研究了光波在包含掺杂缺陷和替代缺陷的厚度渐变准周期结构一维光子晶体中的传播规律.研究结果表明,类似于传统的周期结构一维光子晶体,在准周期结构光子晶体引入缺陷,光子晶体禁带中也产生了缺陷模,并且两种缺陷所引起的缺陷模的性质基本一致;缺陷模的出现使带隙有了一定程度的加宽,而缺陷模的位置和强度与缺陷层所处的位置和缺陷层的光学厚度有关;随着缺陷层光学厚度的增大,缺陷模向长波方向移动.     

水晶的缺陷与品质鉴定

介绍了人工水晶的缺陷与品质鉴定；讨论了缺陷的种类和各种缺陷对晶体质量的影响，以及杂质在晶体中的分布和晶体结构之间的关系。对晶体质量的鉴定主要是通过红外吸收谱和干涉仪检查及Ｘ射线形貌术来完成的。     

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。     

一维缺陷光子晶体多个禁带中的窄带缺陷模

用特征矩阵法研究了一维缺陷光子晶体的透射谱。结果发现:在一维缺陷光子晶体的透射谱中的多个禁带内都有窄带缺陷模,窄带缺陷模的波长越大,其宽度越大;当入射角增大后,波长越长的窄带缺陷模的强度变化越小,位置向短波方向移动越多,且S偏振光与P偏振光的窄带缺陷模的分离越大;增大一维缺陷光子晶体中周期性介质的厚度,窄带缺陷模的波长和移动的范围都增大。本研究对一维缺陷光子晶体的窄带缺陷模的选择使用具有重要意义。     

一维函数型光子晶体的光学传输特性

研究了一维正弦函数型光子晶体的透射特性和缺陷层对透射特性的影响,同时分析了光在正弦函数型光子晶体中的光学传输特性,即电场在正弦函数型光子晶体中的分布。对正弦函数型光子晶体,在缺陷层处的场强既可局域增强,也可局域减弱。这与缺陷层介质的折射率大小有关。当缺陷层对场强的作用是增强或减弱时,缺陷层位置越靠前,它对其后场强的增强或减弱作用越大。这些结论对光子晶体的设计与应用具有一定指导意义。     

室温350~850 nm ZnSe晶体生长及阴极荧光光谱图谱分析

室温下利用阴极荧光光谱技术对ZnSe晶体进行了350~850 nm的无损全光阴极荧光图谱检测,分析了晶体内部缺陷及夹杂情况,室温下测得ZnSe晶体在400~550 nm的阴极荧光光谱,阴极荧光光谱测得462 nm处的ZnSe本征发光峰。缺陷处测得462 nm的本征发光峰和453 nm的缺陷发光峰,结合能谱分析,ZnSe晶体表面缺陷处的Zn：Se比约为6：4。阴极荧光图谱中缺陷处发光峰主要来自Zn夹杂缺陷发光。     

籽晶粘接工艺对SiC单晶生长质量的影响

空洞等缺陷是SiC晶体生长中常见的缺陷之一。通过改进SiC籽晶粘接工艺,在SiC籽晶和籽晶托之间形成致密层,有效抑制了空洞缺陷的产生,改善了SiC晶体的结晶质量。采用该工艺生长的SiC晶体内已观察不到空洞缺陷,微管密度也得到抑制,晶体半峰宽40″,结晶质量良好。     

含缺陷一维光子晶体电场分布研究

文章给出了任意入射角时光在一维光子晶体中的透射率及电场分布的解析式,研究了不同的入射角、入射光角频率、缺陷层折射率及光子晶体周期数对含缺陷的一维光子晶体场强分布的影响,同时研究了缺陷层的吸收系数对光子晶体透射率及场强分布的影响,所得到的一些结论为光子晶体的制备及应用提供新的有价值的理论依据。     

用垂直布里奇曼法生长CdTe晶体

用垂直布里奇曼法生长了CdTe晶体,并检验了晶体的质量。发现,在最佳条件下,能获得缺陷密度较低和晶体完整性较高的晶体。     

碲锌镉晶体中微观缺陷分析

碲锌镉晶体(CdZnTe)是一种性能优异的红外焦平面探测器衬底材料,其质量的优劣将直接影响外延层的结构与性能,而晶体中的微观缺陷常常是影响衬底材料质量的主要因素之一。本文采用红外透射显微镜、金相显微镜、X射线形貌仪、扫描电镜、白光干涉仪等仪器系统地检测和研究了碲锌镉晶体中存在的微观缺陷。研究发现碲锌镉晶体样品中主要存在层错、孪晶界和包裹物等微观缺陷,结合晶体缺陷理论详细地分析了碲锌镉晶体中微观缺陷的形成机制。     

含色散负折射率缺陷一维Sinc函数型光子晶体的光学传输特性

应用传输矩阵法对含色散负折射率缺陷一维sinc函数型光子晶体的光学传输特性进行了研究。结果表明:含色散负折射率缺陷的sinc函数型光子晶体比含同样缺陷的余弦函数型光子晶体具有更宽阔的光子禁带;该光子晶体的禁带宽度随着介质层折射率nB(0)、nA(0)或半周期厚度的增大迅速收缩变窄,缺陷模消失;当光波入射角增大时,禁带宽度变宽,缺陷模与禁带一起红移;计算还发现该禁带结构对色散负折射率缺陷层的位置变动十分敏感;但是,缺陷层厚度的变化不会改变禁带的位置和宽度,此时缺陷模会随着缺陷层厚度的增大向着禁带中心移动。这些结论对一维函数型光子晶体的设计具有重要参考意义。     

介电常数对比和填充率对光子晶体中光子禁带和局域态的调节

用有限时域差分法(FDTD)和Padé近似分析了二维光子晶体的能带结构和缺陷引起的局域态.针对介电常数对比和填充率对完整光子晶体中光子禁带以及缺陷态的影响作了研究.计算了不同缺陷的光子晶体模式的振荡频率和质量因子.数值模拟的结果表明通过改变介电参数对比和填充率可以实现对光子禁带的位置、宽度、数目以及对缺陷态的调整.     

含随机介质的光子晶体波导特性

提出了一种光子晶体波导与随机介质相结合的特殊型波导的设计方法。基于光子晶体波导模型,建立了ZnO随机介质作为线缺陷的光子晶体波导模型,采用时域有限差分(FDTD)法分析了ZnO随机介质的加入对光子晶体波导系统的频率特性、时域特性及增益特性的影响,并且与纯随机介质系统和含有线缺陷的光子晶体波导系统进行对比。分析结果表明,当在光子晶体波导的缺陷层引入ZnO随机介质时,随机介质使得光在缺陷处振荡并得到放大,局域化程度比纯随机介质系统和纯光子晶体波导系统更高;且光与随机介质的相互作用使得光在波导中时间延长,激光阈值降低。这种光子晶体波导可用于制备可嵌入到集成光路领域和低阈值的微型激光器。     

负折射率缺陷层的一维各向异性光子晶体缺陷模特性

本文提出了负折射率缺陷层的一维各向异性光子晶体结构,利用传输矩阵的方法给出了TE波和TM波的透射率,结果表明在TE波中出现两个及多个缺陷模,TM波存在单缺陷模,两种偏振状态不同的透射波的缺陷模能分开,得出了光通过负折射率缺陷层的一维各向异性光子晶体后TE波和TM波随入射角的变化特性、随缺陷层厚度的的变化特性。这些特性用于光子晶体多通滤波、光子晶体偏振和激光谐振腔等器件的设计具有重要意义。     

用完美晶体制造低噪声器件

最近,日本东芝公司应用完美晶体(无位错、无缺陷的晶体)对完美晶体器件技术进行了研究,并且应用该技术使低噪声线性集成电路和晶体管达到了商品化程度。下面介绍一下该技术的情况。首先要明确什么是完美晶体器件技术,它的基本概念是把基极和发射极区域尽可能地形成完美晶体或接近完美晶体状态。完美晶体有两个条件,其一是无位错(<500/厘米~2)其二是无缺陷。     

1维方形掺杂光子晶体波导中缺陷模的色散特性

为了研究1维方形掺杂光子晶体波导中缺陷模的色散,采用特征矩阵的方法研究了1维方形掺杂光子晶体波导中TE波和TM波缺陷模的变化特征,得到了TE波和TM波的缺陷模随色散强度、色散厚度变化的结果。结果表明,色散强度和色散厚度都会对1维方形掺杂光子晶体波导中TE波和TM波的缺陷模产生明显的影响;利用TE波和TM波的缺陷模随色散强度、色散厚度的变化规律,可以有效地实现对1维方形掺杂光子晶体波导中TE波和TM波各传输模式的有效控制。     

掺入InN生长低缺陷InSb单晶

用切克劳斯基法,掺入InN可以生长出低缺陷InSb单晶。通过腐蚀观察对掺入InN的InSb晶体进行了研究,并与未掺杂的晶体做了对比分析。当掺杂量超过1.5×10~(17)厘米~(-3)时,发现穿透缺陷和碟形缺陷显著减少。已用这种晶体制备了高质量的光导红外探测器。     

缺陷对光子晶体透射能带谱的简并效应研究

为了设计高品质、高性能的光学滤波器和光开关,利用传输矩阵法通过数值计算模拟的方式绘制1维光子晶体的透射能带谱,研究和分析了两缺陷之间距离和缺陷的厚度对光子晶体透射能带谱的简并效应。结果表明,当两缺陷之间距离越大,透射能带谱简并效应越明显,当间距增大到一定数值时,出现分立透射峰完全简并现象;当缺陷厚度整数倍增大时,光子晶体透射能带谱出现简并的趋势,但缺陷厚度奇数倍增大与偶数倍增大时,透射能带谱简并速度不一样,前者的简并速度小于后者的简并速度;缺陷厚度无论是奇数倍增大还是偶数倍增大,光子晶体透射能带谱简并的速度均逐渐减小。缺陷对光子晶体透射能带谱简并效应的调制规律,为光子晶体设计新型光学滤波器件、光学开关及其调制机制等提供了指导。