单片集成GaAs基长波长谐振腔光探测器的研究

介绍了一种GaAs基的长波长谐振腔增强型(RCE)光探测器.通过两步生长法,在GaAs村底上异质外延生长了InP-InGaAs-InP的p-i-n光吸收结构和GaAs/AlAs的分布布拉格反射镜(DBR).所制备的器件在1 549.4 nm处获得了67.3%的量子效率和17 nm的光谱响应线宽,在1 497.7 nm处获得了53.5%的量子效率和9.6 nm的光谱响应线宽,而InGaAs吸收层厚度仅为200 nm.采用单片集成法,工艺简单、易于产业化,随着缓冲层技术的发展,此种RCE光探测器的性能还将获得进一步提升.     

基于双吸收结构的谐振腔增强型光探测器

为了实现对传统谐振腔增强型（RCE）光探测器的优化,提出了一种具有双吸收结构的RCE光探测器。首先从理论上分析了它的量子效率和高速响应特性,然后将其与传统的RCE光探测器进行了比较。结果表明,双吸收结构RCE光探测器在保持高速响应特性的基础上,其量子效率较传统RCE光探测器得到了进一步提高。实验上成功制备了双吸收结构的...     

新型光电探测器的研究

针对RCE光电探测器存在的问题提出两种解决方案。将InP／空气隙的分布布拉格反射镜(DBR)结构引入RCE光探测器,只用1．5对InP／空气隙计算反射率约为95％,解决了长波长反射镜制备问题。所制备的器件,在波长1．585μm处获得了约54．5％的峰值量子效率,以及8GHz的3dB响应带宽。另一种引入斜镜结构解除了量子效率与超窄光谱响应线宽的相互制约。     

一种具有平顶陡边响应的InP基长波长可调谐光探测器的设计

在一镜斜置三镜腔型光探测器的基础上提出了一种适用于波分复用系统的具有平顶陡边响应的可调谐光探测器结构.该器件由双半波滤波器结构的滤波腔和具有斜镜结构的吸收腔构成,实现了量子效率与光谱响应线宽间的解耦,具有高响应速度与高量子效率;同时,其光谱响应具有良好的平顶陡边特性和窄的光谱响应线宽,并且具有较大的调谐潜力.     

多量子阱RCE光探测器的响应及调谐特性的实验研究

报道了在国内首次研制成功的 Ga As/ A1Ga As材料系的多量子阱结构的谐振腔增强型(RCE)光探测器。实验测得器件的响应具有明显的波长选择特性 ,其峰值响应波长位于 84 3nm附近 ,半峰值宽度 6 .96 nm,并初步观察到了器件的电调谐特性。经进一步优化改进 ,该器件有望成为窄线宽、可调谐的新型解复用型光探测器。     

高性能InP基谐振腔增强型长波长光探测器

介绍了目前实现高性能InP基谐振腔型(RCE)长波长光探测器的几种方案。采用InP 空气隙DBR结构、正入射光、响应波长为1550nm的高灵敏度、高速InP基长波长RCE光探测器,在1510nm波长处获得了59%的量子效率,在器件台面面积仍很大的情况下(50μm×50μm),获得了8GHz的3dB响应带宽。     

一种具有平顶陡边响应的新型谐振腔增强型(RCE)光电探测器的理论分析及模拟

提出了一种适用于波分复用系统的具有平顶陡边响应的新型谐振腔增强型 (RCE)光电探测器结构 ,模拟得到了量子效率从峰值下降 0 5dB的线宽 1 8nm ,10dB的线宽 5 6nm ,2 0dB的线宽 10 4nm ,量子效率峰值99 7%,几乎没有凹陷的响应曲线。     

基于InP/空气隙DBR的长波长RCE光探测器的实验研究

报道了一种长波长的InP基谐振腔(RCE)光探测器。它采用选择性湿法刻蚀。制备出基于InP/空气隙的分布布喇格反射镜(DBR)。并将该结构的反射镜引入RCE光探测器,所制备的器件,在波长1:585μm处获得了约54.5％的峰值量子效率,以及8GHz的3dB响应带宽,其中器件的台面面积为50×50mm2。     

新型谐振腔增强型（RCE）光探测器的实验研究

本文提出了一种新型的３腔结构谐振腔增强型光探测器,并进行了实验研究。此器件的光谱响应线宽由其滤波腔决定。实验测得为小于４ｎｍ;它的量子效率由其吸收腔决,器件的整体响应可以在一定程度上补偿其波腔的损耗。     

1064nm RCE探测器光电响应特性分析

对1064nm谐振腔增强型(RCE)光电探测器(PD)的光电响应特性进行了分析研究.利用MBE生长技术得到有源区分别为量子阱和量子点的1064nm RCE探测器的外延片,并对制作的探测器进行了各种光电特性测试.结果表明量子阱结构的RCE探测器量子效率峰值达到57%,谱线半宽6～7nm,峰值波长1059nm;而量子点结构的RCE探测器量子效率峰值达到30%,谱线半宽5nm,峰值波长1056nm.通过分析量子效率和吸收系数之间的关系,对两种结构器件的吸收进行了比较,发现虽然量子点探测器的吸收小,但通过合理设计共振腔等方法也可以达到较高的量子效率.两种结构的器件都有很好的I-V特性.     

特殊图案透明欧姆接触微结构提高谐振腔增强型光探测器的响应性能

为解决谐振腔增强型(RCE)光探测器的耦合效率和响应速率的矛盾,提出了采用特殊图案透明欧姆接触的微结构及其制备工艺方案,从而使得在器件入光面积不变的情况下,欧姆接触部分的总面积显著减小,在不影响器件量子效率的前提下达到减小电容、提高响应速率的目的。在台面面积为50μm×50μm的情况下,获得了18 GHz的响应带宽。研制的谐振腔增强型光探测器的响应速率得到了显著的提高。     

A novel resonant cavity enhanced photodetector with flat-top and steep-edge response

A novel resonant cavity enhanced (RCE) photodetector with flat-top and steep-edge response is presented. The response is obtained by designing a gradient-thickness P area in the absorption cavity. Simulation results show that the maximum and minimum values of the quantum efficiency in bandpass are 85.242% and 87.564% respectively, the ripple is about 3.6%, and 0.5 dB, 3 dB and 20 dB bandwidths are 0.3 nm, 0.4 nm and 1.2 nm, respectively. The mesa area is 10 μm × 10 μm and the frequency response bandwidth is 87 GHz. Compared with similar photodetectors, this photodetector has high quantum efficiency, narrow spectral response linewidth, good flat-top and steep-edge response and ideal high-speed characteristics.     

一种新型高性能光电探测器结构的研究

近来获得极大发展的谐振腔光电探测器具有引人注目的波长选择特性，并且实现了器件量子效率与带宽的渡越时间分量之间的解耦。     

谐振腔增强型光探测器的高速响应性能研究

高速长波长光探测器是高速光纤通信系统和网络的关键器件，它要求光探测器具有宽的频率响应带宽和高量子效率。常用的PIN光探测器由于量子效率和高速性能均受到吸收层厚度的牵制，使得二者相互制约，成为一对矛盾。谐振腔增强型(RCE)光探测器为这一矛盾的解决提供了有效的方案。基于谐振腔增强型光探测器的实际设计和制作模型，分析了器件吸收层中的光场分布，并将其运用于载流子的连续方程，从理论上详细地分析了器件的高速响应特性，给出了计算结果。针对研制的高速长波长谐振腔增强型光探测器，进行了理论分析和实际器件测试的结果比较，得到了比较一致的结果。     

Theory of Resonant Cavity-Enhanced Detection Applied to Thermal Infrared Light

The performances of thermal infrared light detector based on a model system of resonant semiconductor microcavities are theoretically investigated. An original transfer matrix formalism of cavity enhanced absorption is presented which makes use of the small thickness of the absorbing layer compared to the light wavelengths. This formalism yields exact expressions which take standing wave effects into account in a built-in way. Approximations lead to tractable expressions which allow deriving asymptotic behaviors and general trends. The tradeoff between large cavity absorption enhancement and reduction of the detector bandwidth is particularly studied, leading to a gain-bandwidth product analysis. Approximated expressions for detectors based on resonant (i.e type I quantum dots) and nonresonant (bulk or type II quantum wells) optical transitions are also derived, which are physically meaningful and may be conveniently used for engineering purposes. It is found that the limitations due to the gain-bandwidth product conservation can be overcome. However, these cavity enhancement effects are only important for very small quantum efficiency for which the finesse of the microcavity is not seriously deteriorated.     

新型解复用接收器件的理论分析及实验研究

报道了本实验室对一镜斜置三镜腔光电探测器的理论分析以及实验研究方面的最新进展。一镜斜置三镜腔结构是一种新型高性能的光电探测器结构,其中斜镜的引入使得滤波腔与吸收腔之间解耦,因此这种结构的探测器可以同时获得高的量子效率、高的响应速率和窄的光谱响应线宽。在理论分析的基础上,利用化学湿法刻蚀,在器件集成的化的关键工艺－斜镜的制备上取得了突破,为最终实现具有该结构的集成器件奠定了基础。     

新型材料InGaNAs的生长与应用前景

详细介绍了一种新型半导体材料(InGaNAs)的生长特点及其在制作高特征温度的长波长量子阱激光器、长波长垂直腔面发射激光器、长波长光泵垂直外腔面发射激光器、半导体可饱和吸收镜和长波长谐振腔增强探测器方面的优势。     

Organic photodetector with spectral response tunable across the visible spectrum by means of internal optical microcavity

We demonstrate an organic photodetector (OPD) structure in which the active layers and a thick optical spacer are sandwiched between two metallic electrodes, forming a Fabry–Perot resonant cavity. The second resonant mode of this cavity can be positioned by means of an optical spacer so that its maximum intensity overlaps with the donor–acceptor interface, leading to a peak in the external quantum efficiency (EQE) of the OPD for this resonant wavelength. The photoresponse can thus be tuned across the visible spectrum by adjusting the spacer thickness, while the full width half maximum remains approximately 50 nm. Because the active layers can be thin in this approach, the EQE is not sacrificed, and the device can achieve a relatively high response frequency that does not suffer from the inclusion of the optical spacer. We simulate the photoresponse of OPD structure using transfer matrix optical calculations and an exciton diffusion model; our simulation also explicitly accounts for interface roughness measured by atomic force microscopy. Angular dependence of the OPD’s response is also measured and discussed.     

使用共振腔实现受控非门及量子隐形传态的方案

提出一个使用三能级原子以及通过经典场对单粒子态的操控和两原子与单模腔场的共振作用实现受控非门的方案,并使用该方案完成单粒子态的隐行传态过程.该方案中原子与单模腔场的共振作用时间可以很短,这一特点对量子信息处理过程中的消相干问题的处理是非常有利的,这也是该方案与已有文献报道使用失谐腔的腔QED方案的主要区别之一.