Author Affiliations
Abstract
1 School of Information Science and Technology, ShanghaiTech University, Shanghai 201210, China
2 Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050, China
3 School of Microelectronics, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
4 School of Electronics and Information Technology, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China
Emission and capture characteristics of a deep hole trap (H1) in n-GaN Schottky barrier diodes (SBDs) have been investigated by optical deep level transient spectroscopy (ODLTS). Activation energy (Eemi) and capture cross-section (σp) of H1 are determined to be 0.75 eV and 4.67 × 10?15 cm2, respectively. Distribution of apparent trap concentration in space charge region is demonstrated. Temperature-enhanced emission process is revealed by decrease of emission time constant. Electric-field-boosted trap emission kinetics are analyzed by the Poole?Frenkel emission (PFE) model. In addition, H1 shows point defect capture properties and temperature-enhanced capture kinetics. Taking both hole capture and emission processes into account during laser beam incidence, H1 features a trap concentration of 2.67 × 1015 cm?3. The method and obtained results may facilitate understanding of minority carrier trap properties in wide bandgap semiconductor material and can be applied for device reliability assessment.
GaN deep level transient spectroscopy minority carrier trap time constant trap concentration Journal of Semiconductors
2024, 45(3): 032503
1 中国科学院电工研究所, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院, 江苏 南京 211102
为解决相位生成载波-反正切解调算法(PGC-Atan)的非线性失真问题，搭建了基于改进型PGC-Atan算法的非本征型法珀传感器(EFPI)解调系统。首先，理论分析了载波相位调制深度(C)偏离最优值、伴生调幅、载波相位延迟等非线性因素对经典PGC-Atan算法中参与反正切运算的正弦与余弦两路信号的影响。然后，针对外调制或伴生调幅较小的情况，提出了一种基于系数补偿的改进型PGC-Atan算法(PGC-CC-Atan)。该算法通过构造与C值和载波相位延迟有关的系数，消除反正切运算中的非线性参数。针对内调制情况，提出了一种基于椭圆拟合的改进型PGC-Atan算法(PGC-EF-Atan)。该算法通过基于分块矩阵的最小二乘法拟合椭圆并提取3个椭圆参数，进而将受非线性因素影响的正弦与余弦两路信号校正为正交信号。最后，通过仿真验证了改进型算法的正确性，并采用高调制特性的垂直腔面发射激光器(VCSEL)和常规腔长的EFPI等搭建PGC解调系统，对比经典PGC-Atan算法与两种改进型算法的解调性能，证实了改进型算法非线性失真抑制的有效性。实验结果表明：一定C值范围内，两种改进型算法可在非线性因素影响下有效解调。PGC-EF-Atan算法相较于PGC-CC-Atan算法，解调信纳比提升了11.602 dB，总谐波失真降低了10.951%。两种改进型算法中，PGC-EF-Atan算法对非线性失真的抑制效果更好，且解调线性度良好，准确度高。
相位生成载波解调 非线性失真 椭圆拟合 光纤法珀传感器 phase generated carrier demodulation nonlinear distortion elliptic fitting fiber optic fabry-perot sensor 
上海大学 特种光纤与光接入网重点实验室，上海 200444
【目的】具有可调谐能力的高频微波载波（GHz）在第五代移动通信技术（5G）/第六代移动通信技术（6G）无线网络、雷达系统和卫星通信领域中有着广泛的应用。由于比较简单的系统结构、大带宽和低损耗的优点，基于光子技术生成高频可调谐微波载波的技术方案吸引了国内外研究团队的广泛关注。由于目前C波段有着成熟的商用器件，因此目前光生微波实验多在C波段进行。随着波分复用（WDM）—光载射频（ROF）技术借助WDM系统在光频域的合/分波来灵活实现微波频段的合/分波，利用ROF系统采用光生微波技术来简化基站配置，使得C波段的有限带宽资源（35 nm，1 530~1 565 nm）越来越紧张。因此，光生微波技术的研究有着向更宽光谱范围扩展的驱动力。U波段可以提供宽至50 nm（1 625~1 675 nm）的信道带宽来缓解C波段的信道利用压力。在U波段，标准单模光纤已实现低至0.195 dB/km（@1 625 nm）的光功率损耗，特别是，掺铥光纤放大器在U波段也可实现达到18.7 dB（@1 655 nm）的大带宽增益。因此，基于标准单模光纤的WDM系统可向U波段扩展，从而促使WDM-ROF技术向这一波段延伸，进而带动光生微波技术向U波段拓展。文章研究了U波段的光生微波技术。
【方法】从数学模型上看，现有光生微波技术对所应用的光载波波段是透明的，只需选择对应工作波段的光子学器件就可在任意波段使用这些方法来产生微波载波。从原理上看，C波段的光子学器件（如偏振控制器、相位调制器（PM）和光纤移相器（FPS）等）可以工作在U波段，这些器件的工艺技术成熟并易于购置。因此，文章采用C波段的PM、FPS和光耦合器等光子学器件，基于U波段光载波搭建了光生微波载波系统。
【结果】最终基于该系统产生了调谐范围覆盖7.5~12.0 GHz、杂散抑制比达29.6~35.2 dB的可调谐微波载波。
【结论】文章通过公式原理分析和实验验证，实现了将光生微波载波技术的工作波段扩展至U波段。
光生微波载波 U波段 光相位调制器 强度调制 频率可调谐 杂散抑制比 photogenerated microwave carrier U-band optical PM intensity modulation frequency-tunable spurious suppression ratio 光通信研究
2024, 50(2): 22005401
1 中国信息通信研究院技术与标准研究所 互联网中心，北京 100098
2 北京邮电大学 电子工程学院，北京 100876
为了满足当前日益增长的通信容量需求，新型多载波光纤通信技术成为科研人员关注的焦点。文章回顾了近20年来传统正交频分复用（OFDM）在光纤通信领域的发展历程，梳理了近年来滤波器组多载波（FBMC）和通用滤波多载波（UFMC）在光纤通信领域的相关研究。自2016年以来，针对光通信中OFDM存在的问题，如：带外泄漏高、依赖循环前缀（CP），峰均功率比（PAPR）值过高和系统同步要求高等，国内外众多学者以新型多载波为突破口展开了研究。FBMC光通信具有旁瓣功率最低和频谱利用率高等特点，但是由于使用了偏移正交幅度调制（OQAM），对应的数字信号处理（DSP）算法需要针对虚部干扰重新设计。UFMC光通信具备强大的时间同步偏差容忍性，对频率偏移不敏感，可以复用OFDM的DSP算法，但也存在如何进一步抑制带外功率和降低计算复杂度等问题。最后，文章结合当前的研究现状，对下一代光纤通信系统的诉求提出了研究方向和建议。
多载波 光通信 正交频分复用 滤波器组多载波 通用滤波多载波 multi-carrier optical communication OFDM FBMC UFMC 光通信研究
2024, 50(1): 23015301
1 中国电子科技集团公司第五十四研究所光通信研发中心，河北 石家庄 050081
2 河北省光子信息技术与应用重点实验室，河北 石家庄 050081
相针对基于相位增量的M次方载波同步算法存在的相位模糊问题，分析了相位模糊与系统调制参数之间的关系，并通过对帧同步过程进行改进，实现了载波同步相位模糊的消除。分别基于OptiSystem和集成相干光通信收发机搭建了空间相干光通信仿真系统和实验系统，并利用所提的消相位模糊载波同步算法对接收信号进行了处理。仿真和实验结果表明，所提出的消相位模糊载波同步算法频偏补偿和相差补偿范围不受系统调制速率、调制阶数的约束，具有更好的应用前景。
光通信 相干光通信 相干探测 载波同步 消相位模糊 帧同步
电子科技大学材料与能源学院，四川 成都 611731
作为平面异质结钙钛矿太阳能电池（PSCs）的重要组成部分，电子传输层（ETL）在提升PSCs器件的性能和稳定性上起着重要的作用。尽管最常用的两类ETL材料——二氧化钛（TiO2）和二氧化锡（SnO2），均以纳米颗粒和溶液方式制备，TiO2却面临着电子迁移率低、器件滞回效应大、化学稳定性差、需高温制备等问题，相比之下，SnO2具有优异的光电学性质、更高的稳定性、可低温制备等优势。聚焦于基于SnO2 ETL的PSCs稳定性和界面电荷提取，首先综述了SnO2材料的物理性质和优点；然后从制备和成膜方法（如化学浴沉积、溶液旋涂等）入手，进一步阐明了SnO2的体相和表面缺陷；最后基于SnO2 ETL的缺陷，从界面钝化、体相掺杂和双电子层构筑等三方面重点介绍了提升PSCs稳定性和界面载流子提取效率的途径。该综述可助力PSCs性能和稳定性的进一步提升，为该新兴光伏技术进一步实用化贡献有用的见解。
钙钛矿太阳能电池 二氧化锡电子传输层 运作稳定性 界面调控 载流子提取 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0516002
中国人民解放军95859部队，甘肃 酒泉 735018
光电经纬仪测量飞行目标的姿态角是重要的测姿手段。提出了一种利用实时动态载波相位差分技术（RTK）定位的无人机对光电经纬仪的测姿精度进行检测的方法。该方法将无人机RTK天线中心点与地面基准点构成的连线作为待测姿态角的轴线，通过RTK定位值计算出轴线与基准面之间的夹角，并以此作为姿态角的标准值来检测光电经纬仪测姿精度。介绍了测姿精度检测原理，对RTK定位精度和检测精度进行了不确定度分析，探讨了在精度检测时的设备布站规则。理论分析和实验结果表明：所提方法可以用于光电经纬仪测姿精度的外场检测。
姿态角 精度检测 实时动态载波相位差分技术 无人机 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0512002
电子科技大学材料与能源学院，四川 成都 611731
钙钛矿太阳能电池材料因其低成本及优异的光电物理性能受到光伏领域的极大青睐。在双源蒸镀法制备钙钛矿光吸收层过程中，钙钛矿薄膜长期面临生长机制不明、结晶质量较差的问题，严重影响钙钛矿薄膜光吸收性质、载流子寿命等重要参量，阻碍了气相沉积钙钛矿太阳能电池器件效率的提升。利用不同大半径有机阳离子设计准二维（2D）钙钛矿材料，在钙钛矿/空穴传输层界面构筑准2D钙钛矿缓冲层模板，调控气相蒸镀钙钛矿的晶体生长过程，获得了垂直生长的柱状钙钛矿晶粒，显著提升了钙钛矿层光吸收性能与载流子寿命，实现了钙钛矿太阳能电池效率从16.21%到19.55%的提升。上述结果为气相蒸镀实现优异光电性能的钙钛矿薄膜及光伏器件提供了有价值的参考。
钙钛矿材料 载流子寿命 晶体生长 太阳能电池 模板诱导生长 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0516001
Author Affiliations
Abstract
1 Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Ningbo 315201, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
AlGaN-based light-emitting diodes (LEDs) on offcut substrates enhance radiative emission via forming carrier localization centers in multiple quantum wells (MQWs). This study introduces the carrier transport barrier concept, accessing its impact on the quantum efficiency of LEDs grown on different offcut sapphire substrates. A significantly enhanced internal quantum efficiency (IQE) of 83.1% is obtained from MQWs on the 1° offcut sapphire, almost twice that of the controlled 0.2° offcut sample. Yet, 1° offcut LEDs have higher turn-on voltage and weaker electroluminescence than 0.2° ones. Theoretical calculations demonstrate the existence of a potential barrier on the current path around the step-induced Ga-rich stripes. Ga-rich stripes reduce the turn-on voltage but restrict sufficient driving current, impacting LED performance.
carrier localization step-bunching potential barrier offcut substrate DUV LEDs Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 022501
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
2 中科院南京耐尔思光电仪器有限公司，江苏 南京 211300
提出了一种可用于低空间频率干涉条纹的载频计算方法。该方法构建了载频干涉条纹的近似模型，实现了载频参数的线性迭代求解方法。仿真表明，该方法适用于多种情况，即使干涉图背景分布不均，也可准确计算载频，误差最大优于0.01λ，最小可达0.002λ，λ为632.8 nm。将所提方法求得的载频参数用于移相干涉中，相位均方根误差可达0.0002λ。实验中，所提方法与移相法相比，载频误差小于0.007λ，将求得的载频用于移相干涉时，相位无明显纹波。为低空间频率的干涉条纹提供了一种新的载频计算方法，可广泛用于干涉测量领域的各个方面。
测量 干涉测量 载频计算 相位提取 迭代法
