设计并制作了一种基于多模干涉波导（MMI）结构的InP基90°光混频器芯片，该芯片的波导层材料为InGaAsP，包层和衬底材料为InP，芯片的单模波导宽度设计为2.6 μm，多模干涉波导的长度和宽度分别设计为844和20 μm。采用三维光束传播法（3D BPM），仿真分析了波导材料折射率、厚度、宽度和长度的工艺误差容限，仿真结果表明在1 535~1 565 nm波长范围内所设计的光混频器芯片的净插入损耗小于1 dB，相位偏差小于±5°。实验测试结果与仿真结果一致。
光混频器 磷化铟 多模干涉波导 相干光通信 optical hybrid InP MMI coherent optical communication
设计并制备了一种面向25Gbit/s长距离传输用背面进光高速InAlAs雪崩光电二极管(APD), 芯片采用垂直台面吸收-渐变-电荷-倍增层分离(SAGCM)结构, 通过刻蚀工艺形成三层台面, 将电场限制在最大台面倍增层的中心, 有效降低了台面边缘击穿风险。器件采用倒装焊结构, 背面集成微透镜, 以提高光耦合孔径。研制的APD芯片在增益M=1时, 对1310nm波长光的响应度为0.84A/W; 在M=10时, 3dB带宽达到19GHz; 增益带宽积为180GHz; 在5×10-5误码率下最佳灵敏度为-22.3dBm, 可支持100GBASE-ER4通信标准。
雪崩光电二极管 微透镜 25Gbit/s 25Gbit/s APD InAlAs InAlAs SAGCM SAGCM microlens 100GBASE-ER4 100GBASE-ER4
实验制备了级联倍增InAlAs/InAlGaAs雪崩光电二极管, 对二极管暗电流随台面直径和温度的变化进行了研究分析。结合暗电流函数模型, 利用Matlab软件对暗电流的各成分进行了数值计算, 并仿真研究了芯片结构的缺陷浓度Nt和表面复合速率S对暗电流的影响。结果表明, 二极管暗电流主要来自于体暗电流, 而非表面漏电流。在工作点偏压90V处, 受缺陷影响的缺陷辅助隧穿电流Itat在暗电流中占据了主导, 并推算出了芯片结构的缺陷浓度Nt约为1019m-3、吸收区中的缺陷浓度NInGaAs约为7×1015m-3。由于芯片结构的缺陷主要来源于InAlAs/InAlGaAs倍增区和InGaAs吸收区, 而吸收区缺陷占比很少, 因此认为缺陷主要来自于异质结InAlAs/InAlGaAs倍增区。
InAlAs/InAlGaAs雪崩光电二极管 暗电流 表面漏电流 缺陷辅助隧穿电流 缺陷浓度 InAlAs/InAlGaAs APD dark current surface leakage current trap-assisted tunneling current defect concentration
中国电子科技集团公司第四十四研究所，重庆 400060
基于弛豫空间倍增理论数值模型和修正的弛豫空间倍增理论模型，分析了不同倍增级数和不同载流子初始能量时级联倍增雪崩探测器的过剩噪声.研究了不同碰撞离化倍增层厚度、不同电子预加热层厚度、不同电场控制层掺杂浓度对过剩噪声因子的影响.同时，比较了DSMT模型、Van Vilet模型和McIntyre模型得到的结果.通过调整碰撞离化倍增层厚度、电子预加热层厚度和电场控制层掺杂浓度，DSMT数值模拟获得了一个相对优化的结构，其过剩噪声与Van Vliet模型ks=0.057时相当.
过剩噪声 级联倍增 弛豫空间倍增理论(DSMT理论) 弛豫空间 excess noise multi-gain-stages deadspace multiplication theory(DSMT) deadspace 红外与毫米波学报
2019, 38(4): 04439
使用Monte-Carlo仿真方法, 基于光强闪烁和光束漂移的联合模型, 对使用脉冲编码调制方式(PPM)和雪崩光电二极管(APD)探测器直接探测接收的深空上行激光通信链路的信道容量进行了分析。仿真结果表明, 与下行链路中信道容量随着束散角的增加而单调下降的现象不同, 对于存在光束漂移作用的上行星地激光链路, 存在一个最优发射束散角使得星地激光系统的信道容量最大。在此基础上, 对最优束散角与发射光束数目、方位角、热噪声和发射端的光束半径之间的关系进行了分析。所得的结果可以帮助实现星地激光通信系统上行链路的优化设计。
大气湍流 光束漂移 深空激光通信系统 信道容量 atmospheric turbulence beam wander deep-space laser communication system achievable information rate 红外与激光工程
2017, 46(10): 1022001
中国电子科技集团公司第四十四研究所 化合物半导体光电子事业部, 重庆 400060
通过理论计算和对比实验研究了InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管中InP顶层掺杂浓度对于器件性能的影响.理论结果显示, InP顶层的掺杂浓度越低越有利于抑制边缘击穿, 降低隧穿暗载流子产生速率, 提高雪崩击穿几率.实验结果显示, 顶层非故意掺杂的器件在223 K下获得了20%的单光子探测效率和1 kHz的暗计数率, 其单光子探测效率比顶层掺杂浓度为5×1015 /cm3的器件高3%～8%, 而暗计数率低一个量级.结果表明, 降低InP顶层的掺杂浓度有利于提高器件性能.
单光子雪崩光电二极管 顶层 掺杂浓度 InGaAs/InP InGaAs/InP single-photon avalanche diode cap layer doping density
1 重庆光电技术研究所，重庆 400060
2 电子科技大学 光电信息学院，成都 610054
从InP基稀释光波导的基本模型出发，利用有限差分波束传播（FD-BPM）算法，推导了InP基稀释光波导的有效折射率，对其进行了数值计算；根据光传输损耗方程，分析了稀释波导传输损耗产生的原因；对稀释光波导中TE/TM模式传输进行了详细的数值分析和模拟计算，并分析了其模场分布曲线。
光波导 有限差分波束传播 传输特性 FD-BPM optical waveguide propagation characteristics
陀螺寻北系统在**和民用领域具有极广阔的应用。该文介绍了一种使用光纤陀螺实现自寻北系统的实现方法。系统采用DSP和计算机相结合的方法，其中用DSP进行数据采集及系统控制，DSP和计算机以RS232串口方式进行通信，用计算机实现数字滤波、数据解算和实时状态显示，完成寻北。寻北结束给出初始方位角，并用激光光斑指示北向。已完成的系统根据采用陀螺精度不同，达到3～10mrad寻北精度，可以满足相应寻北精度要求的**和民用目的。
光纤陀螺 寻北系统 控制和解算 fiber optic gyro (FOG) north finder control and resolving
1 西安电子科技大学,陕西,西安,710071
2 西安应用光学研究,陕西,西安,710065
由于基于牛顿经典理论的传统光线跟踪法无法实现物体高速运动时的时空相对效应可视化,本文提出一种改进的光线跟踪系统.通过定义一组参数,使得不同惯性参照系中的坐标系的轴经旋转变换后相互对齐平行.通过建立四维数据结构及加入媒介信息堆栈,可以准确计算光线在媒介中的传输速度及延迟,实现时空系统中光的透射及折射现象的可视化.
光线跟踪 狭义相对论 罗伦兹变换式 ray tracing special relativity Lorentz Transformation Equtor
