1 复旦大学 通信科学与工程系 电磁波信息科学教育部重点实验室，上海 200433
2 中国科学院上海光学精密机械研究所 空间激光信息传输与探测技术重点实验室，上海 201800
3 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093
针对全双工水下无线光通信（FD-UWOC）系统中存在的自干扰限制系统通信性能的问题，文章提出了一种双波长收发分离的方法。基于Monte Carlo数值仿真方法，在Jerlov I、Jerlov IB和Jerlov II 3种典型水质下，分析了自干扰对450 nm单波长、525 nm单波长和双波长FD-UWOC系统性能的影响情况。仿真结果表明，水质越差，自干扰越强，并且自干扰的增强会显著降低FD-UWOC的光信噪比（OSNR），进而限制了系统的最远传输距离；采用双波长收发分离方法的FD-UWOC系统相较于单波长FD-UWOC系统能带来约60 dB的OSNR提升，从而可以实现更远的传输距离，其中，在Jerlov II类水质下传输距离提升了80 m，并能在Jerlov I和Jerlov IB类水质下实现大于100 m的有效传输距离。这些结果在FD-UWOC系统设计中具有一定的参考意义。
全双工水下无线光通信 Monte Carlo方法 自干扰 后向散射 双波长 FD-UWOC Monte Carlo method self-interference backscattering dual-wavelength
闽南师范大学物理与信息工程学院，福建 漳州 363000
近年来，Rh纳米结构因在紫外波段有较强的局域表面等离激元共振（LSPR）效应，且材料的物理化学性能稳定，引起了广泛关注。以Rh纳米结构为研究对象，采用时域有限差分法系统地模拟并分析200~400 nm波段圆柱状Rh纳米阵列结构的消光特性和电场强度分布，以此研究Rh纳米结构的局域表面等离激元共振特性。结果表明：Rh纳米结构的LSPR特性与其直径、高度、间距以及周围折射率都有极强的相关性。通过这些参数的变化可以有效调制Rh纳米结构的LSPR共振波段，这对实现Rh纳米结构LSPR效应在紫外吸收、探测等相关领域应用具有重要参考意义。
光电子学 局域表面等离激元共振 Rh纳米结构 时域有限差分法 消光光谱 激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1925001
闽南师范大学物理与信息工程学院，福建 漳州 363000
由于InGaAs与Si之间存在7.7%的晶格失配，因此难以获得制备方式简单、性能良好的InGaAs/Si雪崩光电二极管（APD）。从理论上提出了一种从源头弱化InGaAs/Si晶格失配对APD性能影响的办法，即在InGaAs/Si键合界面引入一层a?Ge或poly?Ge键合层，模拟比较了InGaAs/Si APD性能随键合层厚度的变化情况。研究指出，a?Ge和poly?Ge材料作为键合层对载流子有阻挡或俘获作用，因此器件能够获得超低暗电流，且由于键合层导带势垒对载流子的阻挡作用，APD雪崩之后出现了光暗电流间隙，可以在较小暗电流情况下获得大的光电流。当a?Ge厚度为0.5 nm时，APD雪崩击穿前增益可达最大值451.3，而当poly?Ge厚度为0.5 nm时，雪崩击穿前增益仅为7.9。这种差异是由于poly?Ge键合层处价带出现了势阱，载流子浓度下降。该工作为超低噪声和高增益InGaAs/Si APD的研制提供了理论指导。
材料 雪崩光电二极管 InGaAs/Si键合 ploy‑Ge键合层 a‑Ge键合层 晶格失配 中国激光
2023, 50(14): 1403001
闽南师范大学物理与信息工程学院，福建 漳州 363000
铟锡氧化物（ITO）作为一种高掺杂的半导体材料，其材料介电常数零点波长位于近红外波段，且其在近红外波段的吸收损耗较小，因此ITO可以成为近红外波段理想的局域表面等离激元共振效应（LSPR）材料。采用时域有限差分法模拟长方体状ITO纳米棒阵列的LSPR效应，通过调整ITO纳米棒的载流子浓度、尺寸、间距以及衬底折射率实现其红外波段LSPR共振峰的有效调节。这对于扩宽ITO纳米结构在红外波段LSPR效应的应用具有重要的研究意义。
材料 局域表面等离激元共振 ITO纳米结构 时域有限差分法 消光特性
1 厦门大学嘉庚学院, 福建 漳州 363105
2 厦门大学 物理科学与技术学院, 福建 厦门 361005
Ge材料由于在近红外波段具有较大的吸收系数、高的载流子迁移率、以及与Si工艺相兼容等优势而被视为制备近红外光电探测器最理想的材料之一。针对Ge光电探测器制备过程中面临的挑战, 文中综述了近年来笔者所在的课题组在Ge探测器材料、器件及工艺方面的研究进展。首先介绍了Si基Ge材料的制备工艺, 利用低温缓冲层生长技术、Ge/Si键合技术、Ge浓缩技术等分别制备得到高晶体质量的Si基Ge材料。研究了Ge材料n型掺杂工艺, 利用离子注入结合两步退火处理(低温预退火和激光退火)以及利用固态磷旋涂工艺等分别实现Ge材料n型高掺浅结制备。最后探究了金属/Ge接触势垒高度的调制方法, 结合金属中间层和透明导电电极ITO制备得到性能良好的Ge肖特基光电探测器。
Ge光电探测器 Si基Ge材料 n型掺杂 肖特基势垒高度 Ge photodetectors Si-based Ge materials n-type doping Schottky barrier height 红外与激光工程
2020, 49(1): 0103004
1 闽南理工学院光电与机电工程学院, 福建 石狮 362700
2 厦门大学物理系, 福建 厦门 361005
金属纳米材料因其特有的局域表面等离激元共振(LSPR)特性而广泛应用于半导体材料发光、太阳能电池、表面增强拉曼散射探测、光电化学等领域。Ag由于其在特定波段极低的吸收损耗而被视为优秀的LSPR候选材料。以Ag纳米结构作为研究对象,利用时域有限差分法(FDTD)对圆柱形Ag纳米结构的近场局域增强和远场散射特性进行了系统的模拟与分析。结果表明Ag纳米结构的尺寸、间距及衬底折射率均会对LSPR 效果产生显著影响,可以通过改变结构参数来调控Ag纳米结构的LSPR特性。
物理光学 局域表面等离激元共振 时域有限差分法 Ag纳米结构 激光与光电子学进展
2018, 55(12): 122601
安徽工业大学机械工程学院, 安徽 马鞍山 243032
为研究强激光直接辐照靶材诱导残余应力的分布特性,利用Nd∶YAG型激光器对7075铝合金试样在无吸收层和有吸收层的条件下分别进行了激光辐照试验,并对试验结果进行了对比。结果表明,激光直接辐照后的试样表面产生了重熔层和激光烧蚀斑点,试样表面分布的最大残余拉应力(TRS)为116.2 MPa,试样深度方向分布的残余应力为“拉应力-压应力(CRS)-拉应力”,且深度方向最大残余压应力为153.6 MPa,显微硬度在深度方向的最大值为174.5 HV。有吸收层时,吸收层激光辐照处存在近似光斑大小的圆形烧蚀区域,去除吸收层后试样表面存在光滑的凹坑;试样表面分布的最大残余压应力为264.7 MPa,试样深度方向分布的残余应力为“压应力-拉应力”,深度方向的最大残余压应力为258.3 MPa,显微硬度在深度方向的最大值为193.6 HV。
激光技术 激光辐照 吸收层 残余应力 表面形貌 显微硬度 激光与光电子学进展
2018, 55(2): 021409
长春理工大学电子信息工程学院, 吉林 长春 130022
针对光波导光学相控阵的光束优化问题，提出了一种基于遗传算法的幅值和相位混合加权的边瓣优化方法。以一维线阵为例，对混合加权的实现方法进行了分析，并在此基础上对提出的遗传优化算法进行仿真实验。仿真结果表明：优化后的天线方向图将栅瓣压缩为副瓣，同时峰值副瓣电平得到了明显改善；优化搜索过程中有、无主瓣均能达到压缩边瓣的目的。该算法具有良好的收敛性能，采用该算法对方向图进行优化设计,能够有效提高设计的效率和质量,在方向图综合中具有非常好的实际工程应用性。
光学器件 光波导 光学相控阵 光束优化 遗传算法 混合加权 激光与光电子学进展
2018, 55(8): 082301
长春理工大学电子信息工程学院, 吉林 长春 130022
为了解决液晶光学相控阵实际偏转效率远低于理论水平的问题，分别从迭代次数和衍射效率两个方面，将蝙蝠算法与粒子群算法进行了对比。仿真结果表明，蝙蝠算法的优化效果良好，迭代速度快于粒子群算法的，且在相控阵的波束优化方面具有良好的应用前景。
光学器件 液晶相控阵 蝙蝠算法 偏转效率 波束优化 激光与光电子学进展
2018, 55(8): 082303
