Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Nanochemistry and Nanobiology, School of Environmental and Chemical Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, China
2 Fachgebiet Angewandte Nanophysik, Institut für Physik & IMN MacroNano, Technische Universität Ilmenau, Ilmenau, 98693, Germany
Journal of Semiconductors
2024, 45(3): 030202
童启夏 1,2雷勇 1,2申向伟 1,2谌晨 1,2[ ... ]蔡善勇 3
作者单位
摘要
1 重庆光电技术研究所,重庆 400060
2 量子信息芯片与器件重庆重点实验室,重庆 400060
3 北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室,北京 100876
为实现高速、高灵敏度、低成本的激光通信,优化改进一种新的InGaAs/InP单光子雪崩二极管(SPAD)以更好地使其应用于单个单光子探测器(SPD)探测的近红外激光通信系统。与上一代相比,优化各层结构的同时,在其中加入了介质-金属反射层并改进了双Zn扩散工艺。在1.25 GHz高频正弦门控(SWG)工作模式、225 K温度和6 V偏置下,所制备的InGaAs/InP SPAD实现了光子探测效率(PDE)为30%、暗计数率(DCR)为3 kHz和后脉冲概率(Pap)为2.4%的单光子性能。将基于高性能SPAD制备的自由运行负反馈雪崩二极管(NFAD)作为接收机,应用到已有实时激光通信系统中,实验得到了单个NFAD的激光通信性能参数。结果表明,在使用4进制脉冲相位调制(4PPM)方案中,在1 Mbit/s比特率条件下,单个InGaAs/InP NFAD具有1.1×10-5误码率和-69.6 dBm灵敏度。
InGaAs/InP 单光子探测器 单光子雪崩二极管 负反馈雪崩二极管 光子探测效率 激光通信 
激光与光电子学进展
2024, 61(7): 0706011
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Semiconductor Materials Science, Beijing Key Laboratory of Low Dimensional Semiconductor Materials and Devices, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 School of Integrated Circuits and Electronics, MIIT Key Laboratory for Low-Dimensional Quantum Structure and Devices, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
4 Engineering Research Center for Semiconductor Integrated Technology, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
5 Fachgebiet Angewandte Nanophysik, Institut für Physik & IMN MacroNano, Technische UniversitätIlmenau, Ilmenau 98693, Germany
6 e-mail: yueshizhong@semi.ac.cn
7 e-mail: wangzj@semi.ac.cn
8 e-mail: yong.lei@tu-ilmenau.de
Optical frequency combs (OFCs) have great potential in communications, especially in dense wavelength-division multiplexing. However, the size of traditional OFCs based on conventional optical microcavities or dispersion fibers is at least tens of micrometers, far larger than that of nanoscale electronic chips. Therefore, reducing the size of OFCs to match electronic chips is of necessity. Here, for the first time to our knowledge, we introduce surface plasmon polaritons (SPPs) to the construction of OFCs to realize a miniature device. The thickness of our device is reduced below 1 μm. Though the presence of SPPs may induce ohmic and scattering loss, the threshold of the device is obtained as 9 μW, comparable to the conventional device. Interestingly, the response time is 13.2 ps, much faster than the optical counterparts. This work provides a feasible strategy for the miniaturization of OFCs.
Photonics Research
2023, 11(12): 2105
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Nanochemistry and Nanobiology, School of Environmental and Chemical Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, China
2 Fachgebiet Angewandte Nanophysik, Institut für Physik & IMN MacroNano, Technische Universität Ilmenau, Ilmenau, 98693, Germany
3 Key Laboratory of Semiconductor Materials Science, Beijing Key Laboratory of Low Dimensional Semiconductor Materials and Devices, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
Journal of Semiconductors
2023, 44(5): 050201
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Nanochemistry and Nanobiology, School of Environmental and Chemical Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, China
2 Fachgebiet Angewandte Nanophysik, Institut für Physik & IMN MacroNano, Technische Universität Ilmenau, Ilmenau, 98693, Germany
3 Key Laboratory of Semiconductor Materials Science, Beijing Key Laboratory of Low Dimensional Semiconductor Materials and Devices, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
Journal of Semiconductors
2023, 44(4): 040201
崔大健 1,2敖天宏 1,2奚水清 1,2张承 1,2[ ... ]雷勇 1,2
作者单位
摘要
1 重庆光电技术研究所,重庆 400060
2 量子通信核心光电器件重庆重点实验室,重庆 400060
雪崩光电二极管(APD)是一种高灵敏度光电器件。按照工作电压的不同可分为线性APD和盖革APD。其中,盖革APD的工作电压高于击穿电压,利用半导体材料内部载流子的高雪崩增益可实现单光子级信号探测,也被称为单光子雪崩光电二极管(SPAD)。InGaAs材料SPAD在0.9~1.7 μm光谱范围内有高量子效率,是1.06、1.55 μm主动激光探测的理想探测器。通过将高效率InGaAs SPAD阵列芯片与CMOS计时/计数读出电路芯片集成封装,制备的雪崩焦平面探测器可对光子信号进行时间量化,在三维激光雷达、远距离激光通信、稀疏光子探测等领域有广泛应用。介绍了InGaAs单光子雪崩焦平面的器件结构及基本原理,在此基础上回顾了国内外雪崩焦平面技术的研究进展,并对未来发展方向进行了展望。
InGaAs 单光子探测器 雪崩焦平面 三维激光成像 激光通信 InGaAs single-photon detector avalanche focal plane 3D lidar imaging laser communications 
红外与激光工程
2023, 52(3): 20230016
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Semiconductor Materials Science, Beijing Key Laboratory of Low Dimensional Semiconductor Materials and Devices, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Fachgebiet Angewandte Nanophysik, Institut für Physik & IMN MacroNano, Technische Universität Ilmenau, Ilmenau 98693, Germany
Journal of Semiconductors
2023, 44(3): 030401
作者单位
摘要
1 河海大学地球科学与工程学院, 江苏 南京 211100
2 中国科学院空天信息创新研究院, 北京 100094
3 故宫博物院, 北京 100009
红色系矿物颜料曾被艺术家们大量地使用在古画和古建筑上。 正确地识别出不同种类的红色系颜料对于文物监测与修复具有重要意义。 传统的颜料识别主要依靠化学分析, 不仅识别速度慢、 识别范围小, 而且对文物进行取样操作会造成文物的永久损伤。 高光谱技术对颜料进行无损识别可以很好地解决这些问题。 选用辰砂、 胭脂、 银朱、 朱膘、 朱砂、 赭石、 赭粉、 铁红、 土红、 西洋红10种红色系矿物颜料作为研究对象, 使用地物光谱仪在暗室中获取这10种红色系颜料在350~2 500 nm波段内的高光谱数据原始数字(DN)影像, 经反射率校正, 得到可直接用于光谱分析的反射率数据及光谱曲线。 基于10种红色系颜料不同的光谱曲线特性, 分两步筛选获取被区分颜料即目标颜料的光谱特征波段。 取目标颜料光谱曲线的极值点作为特征波段, 可以筛选得到目标颜料的初选光谱特征波段。 将其余9种颜料在初选光谱特征波段上对应的反射率与目标颜料在此波段上的反射率做差, 对于差值, 筛去离群值后求平方和, 不同波段对应不同的差值平方和, 选取差值平方和较大的前4个波段作为优选后的光谱特征波段。 基于归一化光谱指数模型公式[NDSI=(Ra-Rb)/(Ra+Rb), RaRb分别为目标颜料在光谱特征波段ab处的反射率值]对10种红色系颜料分别构建归一化光谱指数, 将目标颜料与其余9种红色系颜料在同一光谱特征波段处计算得到的光谱指数进行对比分析, 计算目标颜料光谱指数与其余颜料光谱指数的区分度, 以此作为评价区分效果的指标。 对于最终优选出的4个光谱特征波段, 可构建6个归一化光谱指数, 选择最小区分度最大的归一化光谱指数作为目标颜料的光谱特征指数。 研究结果显示, 在通过各自的光谱特征指数进行区分时, 每种目标颜料与其他颜料的最小区分度都保持在0.7以上(大于0.5可认为区分明显), 说明上述方法可以对各红色系颜料进行准确区分, 对于文物颜料的快速准确识别具有实践意义。
高光谱技术 文物 红色系颜料 光谱指数 Hyperspectral technology Cultural relic Red pigments Spectral index 
光谱学与光谱分析
2022, 42(5): 1588
作者单位
摘要
1 故宫博物院文保科技部, 北京 100009
2 首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室, 北京 100048
对文物的保护和修复是一项覆盖考古、物理、化学及生物等多学科交叉的工作,利用各种科技手段无损地表达文物的历史意义一直是文保工作者的发展方向。太赫兹作为近二十多年来的新兴学科,被广泛应用于各个领域,例如安检、药品质量监督和半导体等,尝试将太赫兹应用到文保领域也是近年来的研究热点。主要讲述太赫兹飞行时间成像在漆器盒子样品上的应用。实验结果表明,研究的漆器盒子样品具有至少两层结构,胎体是木质材料,在木质材料的表面涂漆并在上面描绘不同的图案,达到装饰的目的。并且可以通过太赫兹飞行时间成像检测漆盒中的胎体也就是木质结构内部是否存在损坏。
探测器 太赫兹 飞行时间成像 漆盒 文保 
激光与光电子学进展
2021, 58(6): 0604001
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Functional Nano and Soft Materials (FUNSOM), Jiangsu Key Laboratory for Carbon-Based Functional Materials and Devices, Collaborative Innovation Centre of Suzhou Nano Science and Technology, Soochow University, Suzhou 215123, China
2 Fachgebiet Angewandte Nanophysik, Institut für Physik & IMN MacroNano ® (ZIK), Technische Universität Ilmenau, Ilmenau 98693, Germany
Lithium–sulfur (Li–S) battery with a new configuration is demonstrated by inserting a flexible nitrogen-doping carbon nanofiber (N-CNFs) interlayer between the sulfur cathode and the separator. The N-CNFs film with high surface roughness and surface area is fabricated by electrospinning and a subsequent calcination process. The N-CNFs film interlayer not only effectively traps the shuttling migration of polysulfides but also gives the whole battery reliable electronic conductivity, which can effectively enhance the electrochemical performance of Li–S batteries. Finally, Li–S batteries with long cycling stability of 785 mAh/g after 200 cycles and good rate capability of 573 mAh/g at 5 C are achieved.
Journal of Semiconductors
2020, 41(9): 092701

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