电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 四川 成都 610054
研究了石墨烯/氮化硼二维异质结增强的硅基太赫兹波光调制器。利用太赫兹波时域谱系统和实验室自主搭建的太赫兹波动态测试系统分别测试了808 nm激光对太赫兹波的静态和动态调制。当照射在太赫兹波调制器上的激光功率从0增加至500 mW时, 平均太赫兹波透过率从58%下降到13%, 静态调制深度最高达到76%(500 mW)。动态测试获得的最大调制速度为15 kHz (100 mW)。实验结果表明, 与单层石墨烯增强的硅基调制器相比, 石墨烯/氮化硼异质结可以更大地提高硅对于太赫兹波的调制深度, 并提升调制速度。
太赫兹调制器 氮化硼 石墨烯 光控 硅 terahertz modulator boron nitride graphene optically-control silicon
电子科技大学 光电信息学院, 四川 成都 610054
通过模拟仿真, 研究了基于绝缘衬底上的硅(Silicon-On-Insulator, SOI)的微环生物传感器的传感性能, 得出其体传感灵敏度为38.71 nm/RIU, 探测极限为1.8×10-3 RIU, Q值为2.22×104。基于该结构, 分析了噪声对传感器性能的影响, 包括光源噪声和温度噪声。为了降低噪声影响, 设计了具有参考和探测通道的双微环差分传感器, 通过差分运算扣除噪声引起的谐振波长漂移, 从而可以有效降低噪声对传感器探测结果的影响。通过数值模拟和计算, 其被探测物的折射率变化的相对误差减小了15.85%, 表明微环差分传感器可以有效降低噪声的影响, 对提高微环生物传感器的性能将有极大的促进作用。
集成光学 光子传感 微环生物传感器 回音壁模式 差分降噪 integrated optics optical sensing micro-ring biosensor whispering gallery mode differential noise reduction 红外与激光工程
2018, 47(2): 0222002
Author Affiliations
Abstract
School of Optoelectronic Information, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China
Optical biosensors with a high sensitivity and a low detection limit play a highly significant role in extensive scenarios related to our daily life. Combined with a specific numerical simulation based on the transfer matrix and resonance condition, the idea of novel single-waveguide-based microresonators with a double-spiral-racetrack (DSR) shape is proposed and their geometry optimizations and sensing characteristics are also investigated based on the Vernier effect. The devices show good sensing performances, such as a high quality factor of 1.23×105, a wide wavelength range of over 120 nm, a high extinction ratio (ER) over 62.1 dB, a high sensitivity of 698.5 nm/RIU, and a low detection limit of 1.8×10 5. Furthermore, single-waveguide-based resonators can also be built by cascading two DSR structures in series, called twin-DSRs, and the results show that the sensing properties are enhanced in terms of quasi free spectral range (FSR) and ER due to the double Vernier effect. Excellent features indicate that our novel single-waveguide-based resonators have the potential for future compact and highly integrated biosensors.
280.1415 Biological sensing and sensors 230.5750 Resonators 230.3990 Micro-optical devices 230.3120 Integrated optics devices Chinese Optics Letters
2017, 15(1): 010006
从光电集成电路的角度出发, 根据量子点半导体光放大器(QD-SOA)中载流子跃迁速率方程和光场传输方程, 建立了QD-SOA等效电路模型, 并通过电路仿真的方法对QD-SOA的增益谱、饱和增益特性等进行了仿真和分析; 利用QD-SOA的交叉增益调制研究了速率分别为40 Gbps、100 Gbps和160 Gbps时的波长转换特性, 并分析了不同的偏置电流、功率的信号光和探测光对输出信号消光比和Q值的影响, 其转换速率可达到100 Gbps, 消光比ER约为10 dB, Q值约为2.2.该研究对提高基于QD-SOA的交叉增益调制波长转换的性能具有指导意义.
集成光学 波长转换 等效电路 量子点半导体光放大器 交叉增益调制 Integrated optics Wavelength conversion Equivalent circuit mode Quantum dot semiconductor optical amplifier Cross gain modulation 光子学报
2016, 45(11): 1113002
山东农业大学资源与环境学院, 土肥资源高效利用国家工程实验室, 山东 泰安 271018
选择山东省无棣县“渤海粮仓”项目核心示范区为研究区, 利用ADC便携式多光谱相机和EC110便携式盐分计, 采集该区近地多光谱相片和土壤表层含盐量数据, 通过NDVI, SAVI, GNDVI三种植被指数分别与实测土壤含盐量构建线性、 指数、 对数、 乘幂、 二次和三次函数共18种模型, 进而优选土壤盐分含量最佳估测模型, 反演和分析研究区土壤盐分状况。 结果显示, 各模型均可有效估测土壤盐分含量, 以SAVI为因变量构建的各模型估测效果较好, 其中以SAVI的线性模型(Y=-0.524x+0.663, n=70)为最佳, 显著检验水平下的F检验值最高, 为141.347, 估测R2为0.797, 精度达到93.36%; 研究区的土壤盐分含量集中在2.5‰～3.5‰之间, 呈现从西南向东北逐渐升高的明显分布规律。 探索了基于近地面多光谱数据的土壤含盐量估测方法, 为研究区乃至整个黄河三角洲滨海盐碱土的盐分含量估测提供了一种快速有效的技术方法。
无棣县 ADC多光谱相机 土壤含盐量 Wudi County ADC portable multispectral camera NDVI NDVI SAVI SAVI GNDVI GNDVI Soil salinity
基于直径为7.2 μm的微盘谐振腔器件, 分别引入对称缺陷和非对称缺陷, 利用时域有限差分法研究缺陷位置和尺寸对各自微盘谐振腔各阶模式的影响.研究表明: 随着缺陷半径增大, 各阶谐振模式向短波长移动并且由高到低逐级受到抑制.在对称缺陷腔、非对称缺陷腔中内嵌一个微盘, 构成内嵌型双微盘谐振腔, 并优化缺陷腔、内嵌微盘尺寸及位置, 可实现1 128 nm、1 109 nm波长的稳定单模谐振.该内嵌型双微盘谐振腔微盘模式简单, 实现了谐振模式的简化, 具有广泛的应用前景.
光学微腔 微盘谐振腔 回音壁模式 腔体缺陷 谐振模式 Optical microcavity Microdisk resonator Whispering gallery mode Cavity defects Resonant mode 光子学报
2015, 44(12): 1213002
为了设计新型基于椭圆形反射镜面的扇形半导体微环激光器，采用光线追迹和有限时域差分的方法进行了理论分析和设计仿真。与普通的三角形环形腔相比，由于引入了椭圆形反射镜面，使得这种新型的微腔的镜面反射损耗极低，仅为1%，功率传输率为93%，Q值极高，在1576.36nm谐振波长处,Q值达到了23318.6。结果表明，这种新型的微环激光器有利于实现方向双稳态，并可进一步用于全光信号处理领域。
激光器 微环激光器 椭圆形谐振腔 三角形环形腔 有限时域差分 光线追迹 lasers micro-ring laser elliptical cavity triangular ring cavity finite difference time domain ray-tracing
提出了一种由一个分布式反馈激光器为主激光器和一个半导体环形激光器为从激光器组成的主从式激光混沌系统方案，主激光器产生的光单向注入到从激光器中，通过调整注入系数、主从激光器的失谐频率和从激光器的偏置电流，使从激光器工作在混沌状态，输出混沌信号。从基于光注入条件下的环形激光器的速率方程组入手，数值模拟了主从激光器的失谐频率、注入系数和从激光器的偏置电流3个工作参量对从激光器输出动态的影响。研究表明：外光注入条件下，半导体环形激光器可以产生混沌信号。通过分析得出: 当失谐频率为3.9 GHz、注入系数为0.07、偏置电流为81 mA时，环形激光器可以产生功率谱平坦、带宽较宽的高质量混沌信号。
光通信 混沌信号 光注入 半导体环形激光器 分叉图 optical communications chaotic signals optical injection semiconductor ring laser bifurcation diagram
天津大学,电信学院光纤通信实验室,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津,300072
基于超快非线性干涉仪UNI开关具有超过40 Gbit/s的开关速度,提出一种在锁模环形腔内利用UNI开关进行时钟提取的新方案.按此方案进行实验,对40 Gbit/s伪随机信号进行时钟提取,得到了清晰稳定的时钟脉冲.与利用SOA的交叉增益调制注入锁模时钟提取方案相比,在此方案中注入到SOA的信号功率仅0.5 dBm,降低了7 dB左右,对SOA的运行更安全.
光纤通信技术 40 GHz时钟提取 全光3R 超快非线性干涉仪 半导体光放大器 交叉相位调制
天津大学电信学院光纤通信实验室,光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
提出一种新型40 Gb/s全光3R再生器方案。采用高精细度法布里珀罗滤波器进行时钟提取。时钟提取前,通过高稳定光源对输入信号光波长变换实现信号光波长和法布里珀罗滤波器梳状窗口对准;时钟提取后,接半导体光放大器(SOA)进一步消除时钟信号噪声。全光判决中,采用双半导体光放大器串联增大非线性性能,提高了判决门的响应速度。判决输出接窄带滤波器去除脉冲啁啾拖尾,减小码型效应。实验中,恶化40 Gb/s光脉冲信号通过全光3R再生器可以得到再生脉冲。输入恶化信号时间抖动大于5 ps,脉冲宽度大于16 ps,再生得到的信号时间抖动小于1.5 ps。再生信号相对于输入信噪比改善14 dB。连续稳定工作记录大于15 h。通过实验验证,这种全光3R再生器方案成功地实现了40 Gb/s信号的再生。
光纤通信 全光3R再生器 40 GHz时钟提取 法布里珀罗滤波器 半导体光放大器 码型效应
