南开大学 电子信息与光学工程学院, 天津 300350
半导体电子器件中质子的扩散会导致器件性能下降。然而, 迄今为止关于质子在氧化物中的扩散机制目前尚未完全清楚。本文从原子层面研究了质子在 a-SiO2中的扩散行为。采用从头计算分子动力学模拟方法, 计算得到了质子在 a-SiO2中的扩散系数和活化能。同时, 观察到了质子扩散路径。研究发现, 质子主要是通过与 a-SiO2中的氧原子形成和解离化合键的形式进行扩散。本文提出了质子在 a-SiO2中扩散的 2种方式：跳跃扩散和旋转扩散, 并分别计算了这 2种扩散方式所需要的势垒。
质子 从头计算分子动力学 proton a -SiO2 a-SiO2 Ab Initio Molecular Dynamics diffusion 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(4): 738
南开大学 电子信息与光学工程学院，天津 300350
采用从头算分子动力学研究在不同温度(300?K,700?K,1?000?K,1?200?K)下氢原子在α-石英中的扩散机制，根据爱因斯坦方程计算氢原子的扩散前项因子D0(7.72×10-4?cm2/s)和活化能(0.078?eV)。研究结果表明，氢原子在α-石英中的扩散路径有2种。低温下氢原子主要在由硅和氧原子组成的腔中做随机运动，直到跨过一个环到另外一个腔。同时研究温度在1?500?K时氢原子的扩散，氢在周围的3 个氧原子之间发生跳跃，导致扩散过程中出现了3种缺陷结构，缺陷结构之间可以相互转化。本文研究在微电子器件可靠性分析等方面有应用价值。
α-石英 氢原子 从头算分子动力学 扩散系数 活化能 α-quartz hydrogen atom Ab Initio Molecular Dynamics diffusivity activation energy 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(2): 325
1 西安邮电大学电子工程学院, 西安 710121
2 西安邮电大学通信与信息工程学院, 西安 710121
增益平坦度是衡量光纤通信中喇曼光纤放大器的关键参数之一。文章从级联光纤实现喇曼增益谱平坦技术的分析理论入手, 改进了实现喇曼增益谱平坦的约束条件, 利用Matlab分析了光纤损耗对RFA增益谱平坦度的影响。结果表明: 在喇曼光纤放大器系统中, C波段各个光之间不同的损耗系数是影响增益平坦度的关键因素, 即信号光之间损耗系数的不同会引起喇曼光纤放大器的增益平坦度劣化, 各个被放大信号光之间的损耗系数相差越大, 则增益平坦度越差。
光纤通信 喇曼光纤放大器 级联光纤 增益平坦 损耗系数 optical fiber communication Raman fiber amplifier cascaded fiber gain flatness loss coefficient
1 西安邮电大学 电子工程学院，西安 710121
2 西安邮电大学 通信与信息工程学院，西安 710121
3 西安邮电大学 理学院，西安 710121
放大器的增益谱平坦性是波分复用系统设计中一项十分重要的参量.本文推导了N段光纤级联实现增益谱平坦的分析理论，得到每段光纤的有效作用距离和喇曼功率增益系数的约束条件.当喇曼增益谱拟合为线性时，简化了其实现增益谱平坦的条件，并给出了两段光纤级联信号光获得增益的最优值.以纯石英光纤和掺磷石英光纤级联的模型为例，利用Matlab进行了数值分析验证，结果表明：随着第一段光纤长度的增加，信号光获得的增益先增加再减小；当第一段光纤取7.15 km时，信号光获得了5.78 dB的平均最大增益和0.45 dB的增益平坦度，并得到泵浦光功率与信号光增益呈正相关性.最后，以三段不同材料光纤级联为例，利用Matlab进行了分析验证，信号光经过放大后获得了7.74 dB的平均增益和0.57 dB的增益平坦度，证明了理论分析的可行性.该方案为增益平坦化的喇曼光纤放大器设计提供了一种新的思路.
喇曼光纤放大器 波分复用系统 级联光纤 增益谱平坦 Raman fiber amplifier Wavelength division multiplexing Cascaded fiber Gain flatness
