1 中国航空工业集团有限公司北京长城计量测试技术研究所，北京 100095
2 中国计量大学计量测试工程学院，浙江 杭州 310018
针对飞秒激光逐点法制备的光纤布拉格光栅（FBG）损耗较大的问题，提出了一种基于小孔径光阑整形的低损耗飞秒光纤光栅制备方法。首先分析了孔径光阑限制下聚焦高斯光束焦场的能量分布，利用小孔径光阑整形获得了丝状焦场的孔径条件。利用小孔径光阑整形的飞秒激光刻写装置制备FBG，在光阑孔径由10 mm逐步降低至1 mm的过程中，光栅条纹形态由圆形过渡到丝状，丝状光栅条纹对入射光的散射更弱、耦合效率更高，使插入损耗由0.90 dB降低至0.11 dB，短波损耗由4.01 dB降低至0.35 dB。受包层模与纤芯模耦合的影响，短波损耗以振荡形式存在，实验验证了涂覆层和低反射率对振荡的抑制作用。
光栅 光纤布拉格光栅 飞秒激光 小孔径光阑 插入损耗 短波损耗
Author Affiliations
Abstract
1 Brigham Young University, Department of Physics and Astronomy, Provo, Utah, United States
2 Tula Health Inc., Farmington, Utah, United States
3 Brigham Young University, Department of Electrical and Computer Engineering, Provo, Utah, United States
A miniaturized short-wavelength infrared spectrometer for use with diffuse light was created by combining a thin form factor carbon nanotube composite collimator, a linear variable filter, and an InGaAs photodiode array. The resulting spectrometer measures 3 mm × 4 mm × 14 mm and shows a significant improvement in resolution over a spectrometer without the collimator when used with diffuse light. Its small size and high throughput make it ideal for applications such as wearable optical sensing, where light from highly scattering tissue is measured. Plethysmographic measurements on the wrist were demonstrated, showing rapid data collection with diffuse light.
spectrometer wearable optical sensing short-wavelength infrared region Advanced Photonics Nexus
2023, 2(6): 066003
1 西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西 西安 710048
2 西安理工大学陕西省复杂系统控制与智能信息处理重点实验室，陕西 西安 710048
短波长红光激光是激光显示、生物医学等应用领域急需开发的一种新波段光源。基于Ge/SixGe1-x衬底设计并模拟分析了一种波长为620 nm的红光半导体激光器。该激光器使用Ge衬底以及SixGe1-x基体层，通过改变SixGe1-x层中的Si摩尔分数调整激光器结构中每层AlGaInP系材料的晶格常数，从而实现高Ga摩尔分数的GaInP量子阱并将GaInP量子阱的激光波长缩短至620 nm。通过计算SiGe、AlGaInP系材料的物理参数，研究了GaInP量子阱有源区结构和SixGe1-x基体层组分对输出特性的影响规律，优化了激光器的结构参数。模拟结果表明，298 K温度下设计的激光器输出波长为620 nm，阈值电流为0.58 A，输出功率为1.20 W，转换效率为38.3%。
激光器 半导体激光器 短波长红光激光 晶格调制 Ge/SixGe1-x衬底 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1914003
1 中国科学院上海技术物理研究所 传感技术国家重点实验室，上海 200083
2 中国科学院上海技术物理研究所 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
围绕新一代遥感探测仪器应用需求，中国科学院上海技术物理研究所在短波红外InGaAs焦平面探测器领域取得了一系列进展。通过低缺陷外延材料、焦平面芯片制备工艺和低噪声读出电路技术研究，研制实现了最大规模达2560×2048元的10 μm中心距1~1.7 μm InGaAs焦平面探测器，峰值探测率优于1.0×1013 cmHz1/2/W，有效像素率达到99.7%；研制实现了1280×1024元15 μm中心距的1~2.5 μm延伸波长探测器，峰值探测率优于5.0×1011 cmHz1/2/W；发展了新体制新结构器件，研制了单片集成4向偏振功能的160×128元偏振焦平面探测器，消光比优于37：1；研制了64×64元盖革雪崩焦平面探测器，时间分辨率达到0.8 ns。
铟镓砷 焦平面 短波红外 暗电流 偏振探测 雪崩倍增 InGaAs focal plane array short wavelength infrared dark current polarization detection avalanche multiplication
1 云南大学物理与天文学院, 云南 昆明 650091
2 云南大学云南省量子信息重点实验室, 云南 昆明 650091
3 96901部队24分队, 北京, 100094
InP/InGaAs 单光子探测器经过近40年的发展,其主要性能指标探测效率达到了60%,暗计数率在20 kHz以内(-20 ℃温度下),时间抖动、后脉冲以及光子计数率也在进一步提高,目前已经获得百ps以内的时间抖动,后脉冲概率1%~5%,光子计数率达到GHz。进一步的性能提升需要考虑具有更小离化系数比和过剩噪声的材料系统,以及具有多增益放大并能对雪崩增益进行控制和调节的器件,在减小后脉冲的同时维持一定的器件增益;波长进一步扩展,以提供更多的波长选择;芯片内部集成自淬灭以简化电路,同时实现自由运行单光子探测,并易于集成到盖革模式单光子焦平面阵列。本文对常规SAGCM(分离吸收、缓变、电荷层、倍增结构)的InP/InGaAs单光子探测器的最新发展,以及基于该技术发展的新器件技术进行了报道和介绍。
探测器 单光子探测器 InP基雪崩光电二极管 短波红外 阵列 激光与光电子学进展
2021, 58(10): 1011009
1 中国科学院高能物理研究所多学科研究中心, 北京 100049
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
本文总结了当前同步辐射 X射线反射镜光学制造技术的需求背景、发展现状以及未来方向。同步辐射光源是国家重大科学装置, 作为同步辐射光源重要光学元件的 X射线反射镜, 直接决定着光学调制品质。短波长掠入射的特殊应用场景, 使 X射线反射镜有着更为特殊且高精度的面形要求, 其加工与检测技术长期为国外所垄断, 国内发展较为缓慢, 面对国内未来同步辐射装置的建设需求, 我国亟需打破这一现状。
X射线聚焦 同步辐射光源 短波长 反射镜 X-ray focusing synchrotron radiation light source short wavelength reflector
吕衍秋 1,2,3,*彭震宇 1,2,3曹先存 1,2,3何英杰 1,3[ ... ]朱旭波 1,2,3
1 中国空空导弹研究院, 河南 洛阳 471099
2 红外探测器技术航空科技重点实验室, 河南 洛阳 471099
3 河南省锑化物红外探测器工程技术研究中心, 河南 洛阳 471099
InAs/GaSb超晶格材料制备的新型红外器件在最近十几年得到了迅速发展。文中开展了InAs/GaSb二类超晶格中/短波双色焦平面探测器组件研制, 设计了中/短波双色叠层背靠背二极管芯片结构, 用分子束外延技术生长出结构完整、表面平整、低缺陷密度的PNP结构超晶格材料, 制备出性能优良的320×256双色焦平面探测器组件, 对探测器组件进行了测试分析。结果显示, 在77 K下中波二极管RA值达到26.0 kΩ·cm2, 短波的RA值为562 kΩ·cm2。光谱响应特性表明短波响应波段为1.7~3 μm, 中波为3~5 μm, 满足设计要求。双色峰值探测率达到中波3.12×1011 cm·Hz1/2W-1, 短波1.34×1011 cm·Hz1/2W-1。响应非均匀性中波为9.9%, 短波为9.7%。中波有效像元率为98.46%, 短波为98.06%。
InAs/GaSb超晶格 双色 中短波 焦平面阵列 红外探测器 InAs/GaSb superlattice dual-color mid-/short-wavelength FPAs infrared detector 红外与激光工程
2020, 49(1): 0103007
分析了磷化体半导体激光器、掺铒光纤激光器、掺铒固体激光器和基于光学参量振荡器的固体激光器等4种典型短波红外激光器的技术特点与现状, 叙述了它们在光电主动侦察和反侦察中的应用。为了满足军用光电系统对激光设备的小型轻量化要求, 如何提高半导体激光器、光纤激光器和掺铒固体激光器输出功率/能量, 已经成为短波红外激光器发展的主流方向。指出基于光学参量振荡器的固体激光器在远距离选通观察、闪光成像雷达和激光损伤方面的优势依然非常明显, 还应进一步提高激光输出能量和激光重复频率。
短波红外激光 激光主动侦察 激光反侦察 激光辅助照明 激光选通观察 short-wavelength infrared laser active laser reconnaissance laser counter-reconnaissance laser assistance illumination laser gated-viewing
1 中国空空导弹研究院, 河南 洛阳 471099
2 红外探测器技术航空科技重点实验室, 河南 洛阳 471099
InAs/GaSb超晶格材料已经成为了第三代红外焦平面探测器的优选材料。开展了InAs/GaSb二类超晶格中/短波双色焦平面探测器器件结构设计、材料外延、芯片制备, 对钝化方法进行了研究, 制备出性能优良的320×256双色焦平面探测器。首先以双色叠层背靠背二极管电压选择结构作为基本结构, 设计了中/短波双色芯片结构, 然后采用分子束外延技术生长出结构完整、表面平整、低缺陷密度的PNP结构超晶格材料。采用硫化与SiO2复合钝化方法, 最终制备的器件在77 K下中波二极管的RA值达到13.6 kΩ·cm2, 短波达到538 kΩ·cm2。光谱响应特性表明短波响应波段为1.7~3 μm, 中波为3~5 μm。双色峰值探测率达到中波3.7×1011 cm·Hz1/2W-1以上, 短波2.2×1011 cm·Hz1/2W-1以上。响应非均匀性中波为9.9%, 短波为9.7%。中波有效像元率为98.46%, 短波为98.06%。
InAs/GaSb超晶格 双色 中短波 焦平面阵列 红外探测器 InAs/GaSb superlattice dual-color mid-/short-wavelength FPAs infrared detector 红外与激光工程
2019, 48(11): 1104001
