GaAs基MOEMS波长可调谐滤波器的设计和理论模拟

采用传输矩阵理论和结合悬臂梁的电学一机械模型对GaAs基1.55 μm微光电机械系统(MOEMS)波长可调谐滤波器的光学和电学特性进行了深入的对比分析和研究.结果表明,采用800 nm厚的空气腔可以实现滤波器波长的调谐范围为100 nm,所需最大反向偏压为4 V,波长的调谐速率可以达到1.83 MHZ.     

建议用电驱动纳米晶体发射器

很多研究人员,根据微机电系统原理大胆开发出波长可调谐垂直腔面发射激光器(VCSEL),作为光纤远程通信系统的光源。虽然至今大多数工作集中在悬臂梁结构,但美国加州Fremont的一个工程师小组,最近用桥结构对称抽运光模型(不耦合到芯)制成了微机电系统波长可调谐垂直腔面发射激光器。     

1967～2033 nm波段硅基可调谐外腔半导体激光器设计与仿真

2μm波长附近可调谐半导体激光器在分子光谱学和光通信领域中有广阔的应用前景。基于绝缘体上硅（SOI）平台,对2μm波长附近可调谐半导体激光器的外腔部分进行了设计优化。分析了不同尺寸光波导的模式损耗特性、单个微环谐振腔受总线波导耦合间距的作用以及总线波导光反馈终端对外腔半导体激光器性能的影响。并提出了一种具有高工艺兼容度的多模环形光波导光反馈结构。所设计的可调谐半导体激光器硅基外腔可通过环形波导上的镍铬合金微加热器进行0.1 nm/K的高精度调谐,对单个微加热器施加3.2 V电压时,调谐范围可达66 nm(1967～2033 nm)。     

可调谐VCSEL的低应力MEMS悬臂结构设计

针对GaAs基和InP基材料的波长可调谐垂直腔面发射激光器（VCSEL）中微机电系统（MEMS）应力集中引起结构损坏的问题开展研究。设计了蝴蝶结状MEMS悬臂结构,在保证最大位移不变的情况下,降低了悬臂固定端所受的米塞斯应力,提高了器件的可靠性。采用COMSOL软件对蝴蝶结状悬臂结构的各项参数对力学特性的影响进行了优化与分析。结果表明:优化后的蝴蝶结状MEMS悬臂结构固定端的最大米塞斯应力相比于等截面状悬臂结构最大降低了64%,对于GaAs基材料的蝴蝶结状MEMS波长可调谐VCSEL自由光谱范围可达45 nm。     

超窄带宽可调光滤波器的研究

为了降低可调光滤波器的带宽,采用双光栅结构和基于微机电系统的反射镜相结合的方法,构建了具有波长连续可调谐的超窄带宽滤波器,并进行了理论分析和实验验证,取得了滤波带宽小于0.4nm的数据。结果表明,双光栅结构的光滤波器具有性能稳定、重复性优良的性能特点,并且很好地满足了带宽需求。这种结构显著降低了可调谐光滤波器的滤波带宽,提高了系统的稳定性。     

低电压驱动的MEMS F-P可调光学滤波器研究

基于微机电系统（MEMS）技术,研制了一种新颖的光学腔与静电驱动器分离的Fabry-Pérot（F-P）可调谐滤波器。从光学设计、MEMS结构设计、制造工艺与器件测试等开展了F-P可调谐滤波器的研究,成功制备了工作在以1550 nm波长为中心、调谐范围为40 nm和驱动电压低于30 V的MEMS F-P可调滤波器。测试...     

基于并行SMS结构的可开关可调谐掺铒光纤激光器

提出了一种基于并行单膜光纤(SMF)-多膜光纤(MM F)-SMS(SMS)结构的可调谐掺铒光纤(EDF)激光器,其总体结构是在环形激光腔中 采用了两个并行的SMS结构作为滤波器件。通过控制腔内的损耗,具有单、双波长 可 开关特性。单、双波长状态下的边模抑制比(SMSR)均大于35dB 。波长调谐采用弯曲调谐的方式, 单波长状态下,当螺旋测微计控制的位移量从0μm变化到60μm时 ,输出激光中心波长从 1558.3nm变化到1557.3nm。实验结果表明,此结构的光纤激光器不仅具有结构简单、成本 低的优点,还具有波长可开关和可调谐特性,在波分复用(WDM)光通信系统、光纤传感和高 精度光谱测量等众多领域有着很好的应用前景。     

基于MCzHQZn的有机电致发光器件

通过结构为ITO/2T-NATA(20nm/NPBx(20nm)/MCzHQZn(30nm)/BCP(10nm)/Alq3(20nm)/LiF(0.5nm)/Al、ITO/2T-NATA(30nm/MCzHQZn(30nm)/BCP(10nm)/Alq3(30nm)/LiF(0.5nm)/Al和ITO/2T-NATA(20nm/MCzHQZn(30nm)/NPBx(16nm)/BCP(10nm)/Alq3(25nm)/LiF(0.5nm)/Al的3组有机电致发光器件(OLED),证明了MCzHQZn既具有空穴传输特性,又具有较好的发光特性。MCzHQZn在器件1中作发光层,器件最大亮度在电压16V时达到3692cd/m2,电压13V时的最大效率为0.90cd/A,发光的峰值波长为564nm;MCzHQZn在器件2中既作发光层又作空穴传输层,器件最大亮度在电压为13V时达到1929cd/m2,电压12V时的最大效率为0.57cd/A,发光的峰值波长也为564nm;MCzHQZn在器件3中作空穴传输层,由NPBx作发光层,器件最大亮度在电压为14V时达到3556cd/m2,电压9V时的最大效率为1.08cd/A,发光的峰值波长为444nm。     

单悬臂梁结构的GaAs基MOEMS可调谐RCE光探测器

成功研制了GaAs基MOEMS可调谐RCE光探测器.该器件采用单悬臂梁结构,在6V的小调谐电压下,获得了31nm的连续调谐范围.在调谐过程中,峰值量子效率最大为36.9%,最小为30.8%;FWHM最大为20nm,最小为14nm.在0V偏压下器件的暗电流密度为7.46A/m2.     

高品质因子聚合物可重构微环谐振腔滤波器

以聚合物ZPU-44和聚砜(PSU,polysulfone risi n)分别作为波导包层和芯层材料,采用倒脊形波导结构,设计并 优化了聚合物可重构微环谐振腔滤波器的波导截面参数、弯曲半径、耦合区波导长度和间距 以及调谐电极 等结构参数,分析了其谐振滤波特性。采用传统的微加工工艺制备了聚合物可重构微环谐振 腔滤波器并进 行了测试。结果表明,其在通信波段1550nm附 近的自由光谱范围(FSR)为0.15nm,3dB带宽约为0.0235nm, 品质因子Q达6.60×10⁴,在0~ 4V电压范围内实现了0.5~12.95dB消光比的调谐,且 谐振波长调谐一 个FSR的电压为4.75V,与理论设计基本 相 符。本文的聚合物可重构微环谐振腔滤波器可用于集成波导可调谐光延时线和可调谐滤波。     

Sensitivity of multimode bidirectional optoelectronic modules to electrostatic discharges

Human Body Model ESD tests on two commercially available different types of wavelength division multiplexing bidirectional optoelectronic modules, intended for data transmission over multimode optical fibers at 820 and 1320 nm wavelengths, have been performed. These bidirectional modules incorporated pin diode receivers and light emitting diode in a single package. In particular, the 820 nm light emitting diodes had rather high damage threshold pulse amplitudes of about +10,000 V under forward bias and −5000 V under reverse bias conditions, and no active layer degradation has been observed. In-situ measurements of the optical transients emitted during forward bias ESD pulses enabled a damage pulse threshold detection of a LED without the need of further optoelectronic characterization. The receiver photodiodes, however, were very sensitive to reverse bias ESD pulses. The InGaAs photodiodes degraded during ESD pulses with amplitudes as low as −150 V and in the case of the Silicon photodiodes as low as −175 V.     

外腔调谐激光泵浦的差频中红外宽调谐激光光谱系统

室温工作的连续可调谐相干光源在痕量气体检测技术中有着重要的应用价值,非线性差频方法是获得室温工作的中红外相干光源的有效途径,是对传统激光光源的重要补充.报道了一种基于差频方法的室温工作宽调谐中红外激光光谱系统,使用两台近红外半导体激光器作为种子光源,采用PPLN晶体作为非线性混频器件,结合准相位匹配技术实现了3.2～3.7μm中红外相干光源输出,最大差频输出功率约为1μW,对CH4基频吸收谱线的光谱检测表明,系统能够满足在中红外光谱区对气体成分进行高分辨、高灵敏、快速吸收检测的需要.     

高功率850 nm宽光谱大光腔超辐射发光二极管

超辐射发光二极管(SLD)具有不同于半导体激光器和普通发光二极管的优异性能。为提高半导体超辐射发光管的光谱宽度,采用非均匀阱宽多量子阱(MQW)材料拓宽超辐射器件的输出光谱。优化设计器件的波导结构,利用大光腔结构设计出高功率、低发散角850 nm超辐射发光二极管。采用直波导吸收区而后在器件的出光腔面上镀制抗反射膜的方法制作超辐射发光二极管。器件在140 mA时器件半峰全宽(FWHM)可以达到26 nm,室温下连续输出功率达到7 mW。器件的垂直发散角为28°,水平发散角为10°。由于器件具有比较小的发散角,与光纤耦合时具有比较高的耦合效率,单模保偏光纤耦合输出功率达到1.5 mW。     

Investigation on UV photodetector behavior of RF-sputtered ZnO by impedance spectroscopy

Ag/ZnO/Ag thin films representing metal/semiconductor/metal ultraviolet (UV) photodetectors were successfully prepared by RF magnetron sputtering. A UV light emitting diode was used as an illuminating source at 365 nm. The current-voltage characteristics of the device under UV illumination showed an enhancement in the forward current. Device modeling was carried out using impedance spectroscopy. The resistance of the device decreased as the light was switched from dark to UV. Moreover, the device showed further decrease in resistance at a bias voltage of up to 2 V.     

A GaAs-Based MOEMS Tunable RCE Photodetector with Single Cantilever Beam

A GaAs-based micro-opto-electro-mechanical-systems(MOEMS) tunable resonant cavity enhanced(RCE) photodetector with a continuous tuning range of 31nm under a 6V tuning voltage is demonstrated.The single cantilever beam structure is adopted for this MOEMS tunable RCE photodetector.The maximum and minimum peak quantum efficiency during the tuning are 36.9% and 30.8%，respectively.The maximum and minimum full-widthathalf-maximum (FWHM) are 20nm and 14nm，respectively.The dark current density is 7.46A/m2 without bias.     

A low drive voltage,transparent, metal-free n–i–p electrophosphorescent light emitting diode

We demonstrate a transparent, inverted, electrophosphorescent n–i–p organic light emitting diode (OLED) exhibiting a luminance of 500 cd/m² at 3.1 V, and with a luminous power efficiency of 23 lm/W when light emitted from both top and bottom surfaces is summed. We find that 10% more light is emitted from the top surface; hence a power efficiency of 12 lm/W is obtained for a device viewed through the top, transparent contact. This device, with applications to head-up and displays employing n-type Si driver circuitry, has significantly higher power efficiency and lower drive voltage than undoped fluorescent inverted OLEDs. Efficient injection of both electrons and holes is made possible by controlled n- and p-doping of the transport layers with high doping levels. The light emitting region is protected from ITO sputtering damage by a 210 nm thick p-doped hole transport layer. The transparency of the device at the peak OLED emission wavelength of 510 nm is (80 ± 5)%.     

白光有机电致发光器件发光稳定性研究

基于红绿/蓝双发光层,制作了结构为ITO/MoO ₃(10nm)/NPB(40nm)/TCTA(10nm)/CBP:R-4B(2%):GIR1(14%,X nm)/mCP:Firpic(8%,Y nm/BCP(10nm)/Alq₃(40nm)/LiF(1nm)/Al( 100nm)的白色全磷光有机电致发光器件(OLED),通过 调节红绿发光层的厚度X与蓝光发光层的厚度Y,研究了不同发光层厚度器件发 光性能的影响。研究发现:当X 为23nm、Y为7nm时,器件的光效和色坐标都具有 很高的稳定性,在电压分别为5、 10和15V时,色坐标分别为(0.33,0.37)、(0.33,0. 37)和(0.34,0.38);在电压为 5V时,电流密度为0.674mA,亮度为158.7cd ,最大电流效率为26.87cd/A;利用电子阻 挡材料TCTA和空穴阻挡材料BCP能够显著提高载流子的复合效率。分析认为:发光层顺序 为红绿/蓝时,更有利于蓝光的出射,从而使白光的色坐标更稳定。     

1.3μm波段单横模大功率输出量子点激光器

为了制备大功率、单横模输出的量子点激光器,对有源多模干涉波导结构进行了研究。通过优化器件结构设计,采用1×1型有源多模干涉波导结构,以均匀多层InAs/InGaAs/GaAs量子点材料作为有源区,制备了1.3μm波段的有源多模干涉结构量子点激光器。连续电流注入条件下的测试结果表明,与传统的均匀波导结构器件相比,有源多模干涉结构器件具有更低的串联电阻和更好的散热性能;在连续电流为0.5A的小注入情况下,器件的输出功率可达114mW、中心波长为1332nm。结果表明,有源多模干涉结构器件是制备大功率、单横模输出光发射器件的一种有效的器件结构。