新一代片上传感系统提出了微型化、集成化、低成本等发展需求, 硅基集成波导器件适应其发展趋势, 其中亚波长光栅结构因独特的模场分布特性在折射率传感领域备受青睐。文章首先对亚波长光栅波导的工作原理进行了介绍, 阐述其在折射率传感领域的优势, 然后按器件结构分类梳理了亚波长光栅结构折射率传感的最新研究进展, 并分析和总结了不同器件结构的优缺点, 最后展望了基于亚波长光栅结构的折射率传感未来的发展方向。
硅基 亚波长光栅 微腔 微环谐振器 折射率传感 silicon-based subwavelength grating micro-cavity microring resonator refractive index sensing
Author Affiliations
Abstract
1 School of Science, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China
2 Suzhou Institute of Nano-Tech and Nano-Bionics, Chinese Academy of Sciences, Suzhou 215123, China
3 School of Materials Science and Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China
A monolithic integrated ultraviolet-infrared (UV-IR) dual-color photodetector based on graphene/GaN heterojunction was fabricated by vertically integrating a GaN nanowire array on a silicon substrate with monolayer graphene. The device detects UV and IR lights by different mechanisms. The UV detection is accomplished by the forbidden band absorption of GaN, and the IR detection is realized by the free electron absorption of graphene. At peak wavelengths of 360 nm and 1540 nm, the detector has responsivities up to 6.93 A/W and 0.11 A/W, detection efficiencies of 1.23 × 1012 cm·Hz1/2 ·W-1 and 1.88 × 1010 cm·Hz1/2 ·W-1, respectively, and a short response time of less than 3 ms.
UV-IR dual-color photodetector heterojunction GaN nanowire array graphene Chinese Optics Letters
2020, 18(11): 112501
长春理工大学 理学院 光电信息科学与技术系， 长春 130022
片上折射率传感在安全检查、环境监测、健康诊断和食品监督等领域有着广阔的应用前景，基于硅基微环谐振器的折射率传感器具有微型化、集成化等优点,已成为当前研究的热点。文章首先对硅基微环谐振器的折射率传感探测原理进行了介绍，然后依据探测原理分类梳理了国内外硅基微环折射率传感的最新研究进展，并分析总结了不同传感探测原理的优缺点，最后讨论了现阶段硅基微环谐振器在折射率传感中存在的问题和未来的发展方向。
微环谐振器 波导器件 折射率传感 Fano谐振 包络谱传感 microring resonator waveguide devices refractive index sensing Fano resonance envelope spectrum sensing
为了快捷、精准测量脆性易解理氧化镓晶体的断裂韧度, 为氧化镓精密加工提供理论依据。采用G200纳米压痕仪对氧化镓晶体进行纳米压痕试验, 通过扫描电子显微镜分析压痕形貌, 分别采用纳米压痕法、能量法两种方法计算断裂韧度。纳米压痕法测得(010)面氧化镓晶体的断裂韧度为0.769 MPa·m1/2; 能量法测得其断裂韧度为0.782 MPa·m1/2。与传统的断裂韧度检测方法相比, 基于纳米压痕仪的压痕法和能量法能够微损伤快速检测脆性材料的断裂韧度。能量法是更精准、更便捷的纳米级断裂韧度检测方法。
氧化镓晶体 纳米压痕 断裂韧度 gallium oxide crystal nanoindentation fracture toughness
利用微环谐振器进行光速控制时，各参数对光脉冲传输的影响是不可忽略的，它除了导致光脉冲展宽，还引起脉冲的畸变。基于微环谐振器的传输特性，推导了单环谐振器的二阶色散和三阶色散表达式，针对无损耗/增益情形，分析了利用微环谐振器进行光速控制时，高阶色散和输入脉冲中心波长对输出脉冲畸变的影响，分析了损耗/增益对单环谐振器输出脉冲畸变的影响。结果表明，二阶色散导致脉冲展宽，三阶色散导致脉冲畸变，输入脉冲中心波长位置影响脉冲分裂谷底的深浅，而损耗和增益影响脉冲畸变情况。为利用微环谐振器实现光速控制的应用提供了设计优化依据。
集成光学 微环谐振器 色散 光速控制 脉冲畸变 integrated optics microring resonator dispersion group velocity control pulse distortion 红外与激光工程
2019, 48(9): 0918002
研究了利用两个声光移频器间的差频抑制谐振式集成光学陀螺中的背向散射噪声。测试了声光移频器的输出特性, 结果表明声光移频器输出功率随调制频率变化。测试并说明了两路声光移频器的功率不平衡会影响环形谐振器的谐振曲线深度和陀螺解调曲线的斜率, 并最终导致陀螺的测量误差。实验中通过补偿声光移频器的输出功率, 有效地克服了声光移频器功率带宽的影响, 陀螺零漂从补偿前的0.28mV降低为0.095mV。
谐振式光学陀螺 声光移频器 背向散射 零点漂移 功率平衡 resonant optical gyroscope acousto-optic frequency shifter back-scattering zero drift power balance
