1 中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室,北京 100083
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院,北京 100049
3 中国科学院大学电子电气与通信工程学院,北京 100049
纹波系数是超辐射发光二极管(SLD)的关键指标,增透薄膜被用于降低纹波系数。基于平面波方法的增透膜设计得到广泛应用,然而倾斜腔面SLD中增透膜的性能普遍不佳,使用时域有限差分方法进行分析,发现存在反射曲线偏离和反射率高等问题。优化了增透膜设计,优化后1°~10°腔面倾角内的反射率降低,降幅最高达82%,其中双层增透膜反射率低于0.05%。采用反应磁控溅射工艺镀膜,并验证了优化设计效果。经过增透膜优化,光谱纹波得到有效抑制,SLD管芯纹波系数和调制系数分别仅为0.019 dB和2.30×10-3,降幅超过50%,在100 mA的驱动电流下仍保持10 mW的光功率。所研制的增透膜能够有效减小腔面反射率,利用该增透膜制备了低纹波SLD。研究结果为SLD及其他半导体光电子器件的光学薄膜研制提供了参考。
薄膜 超辐射发光二极管 增透膜 倾斜腔面 优化设计 纹波系数 中国激光
2023, 50(13): 1303101
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory for Information Science of Electromagnetic Waves (MoE), Fudan University, Shanghai 200433, China
2 Photonics Labora-tory, King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Thuwal 23955-6900, Saudi Arabia
Visible-light communication (VLC) stands as a promising component of the future communication network by providing high-capacity, low-latency, and high-security wireless communication. Superluminescent diode (SLD) is proposed as a new light emitter in the VLC system due to its properties of droop-free emission, high optical power density, and low speckle-noise. In this paper, we analyze a VLC system based on SLD, demonstrating effective implementation of carrierless amplitude and phase modulation (CAP). We create a low-complexity memory-polynomial-aided neural network (MPANN) to replace the traditional finite impulse response (FIR) post-equalization filters of CAP, leading to significant mitigation of the linear and nonlinear distortion of the VLC channel. The MPANN shows a gain in Q factor of up to 2.7 dB higher than other equalizers, and more than four times lower complexity than a standard deep neural network (DNN), hence, the proposed MPANN opens a pathway for the next generation of robust and efficient neural network equalizers in VLC. We experimentally demonstrate a proof-of-concept 2.95-Gbit/s transmission using MPANN-aided CAP with 16-quadrature amplitude modulation (16-QAM) through a 30-cm channel based on the 442-nm blue SLD emitter.
superluminescent diode visible-light communication neural network Opto-Electronic Advances
2020, 3(8): 08200009
Author Affiliations
Abstract
School of Instrumentation Science and Opto-electronics Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China
A superluminescent diode (SLD) as an alternative of laser is used to detect optical rotation for atomic spin precession. A more uniform Gauss configuration without additional beam shaping and a relatively high power of the SLD have a potential for atomic magnetometers, which is demonstrated in theory and experiments. In addition, the robustness and compactness enable a more practical way for optical rotation detections, especially for applications in magnetoencephalography systems.
Superluminescent diode atomic magnetometer magnetoencephalography atomic spin precession detection Larmor precession Photonic Sensors
2019, 9(2): 02135
中国科学院福建物质结构研究所 激光工程技术研究室, 福建 福州 350002
超辐射发光二极管因其宽光谱低抖动的光谱特点以及输出光为非相干光的特性, 在光学相干层析成像技术、光处理技术等领域具有重要应用。为获得宽光谱低抖动的超辐射输出光, 设计并制备了一种1 550 nm AlGaInAs多量子阱超辐射发光二极管。采取倾斜12°波导并增加隔离区, 结合抗反射薄膜, 最终实现宽光谱输出的超辐射发光二极管, 并比较了有无隔离区对器件性能的影响。实验结果表明, 制得的超辐射发光二极管3 dB光谱宽度可拓宽至83 nm, 光谱纹波小于0.1 dB, 在200 mA工作电流下, 出光功率大于1.5 mW。
超辐射发光二极管 宽光谱低抖动 倾斜波导 隔离区 抗反射薄膜 superluminescent diode wide spectrum low ripple tilted waveguide isolation area anti-reflect film 红外与激光工程
2018, 47(4): 0420001
1 重庆大学 机械传动国家重点实验室, 重庆 400044
2 重庆大学 应用物理系, 重庆 401331
3 重庆光电技术研究所, 重庆 400060
4 重庆电子工程职业学院 软件学院, 重庆 401331
制备了一种新型的具有高调制带宽的1053nm超辐射发光二极管(SLD).利用光荧光(PL)测试分析了不同温度、不同生长速率对SLD芯片外延材料质量的影响, 优化了InGaAs/GaAs量子阱的生长温度与生长速率.分析了SLD模块的光电特性随温度与注入电流的变化关系.研究结果表明, SLD输出波长随温度的漂移系数为0.35nm/℃, 其输出波长随注入电流的漂移对温度并不敏感.在25℃、100mA注入电流下SLD的-3dB调制带宽达到1.7GHz, 尾纤输出功率2.5mW, 相应的光谱半宽为24nm, 光谱波纹为0.15dB.
超辐射发光二极管 调制带宽 superluminescent diode 1053 nm 1053nm modulation bandwidth
军械工程学院 电子与光学工程系, 石家庄 050003
针对某陀螺生产厂家新引入的超辐射发光二极管光源在原光源驱动设备上的功率变化异常的问题, 对光源温控环节的传递函数和相应控制参数进行了理论和试验分析。相比陀螺常用SLD光源, 新引入SLD光源内部热敏电阻与SLD管芯间距大得多, 且不在同一热沉上, 这使得该厂光源温控部分的传递函数出现明显时间滞后, 表现为其对微分环节依赖性增强。通过对原光源驱动设备上微分环节的优化设计, 可使热敏电阻位置相差较大的不同厂家的光源同时获得良好温控效果。上述结果对于理解SLD光源温控PID(比例-积分-微分)参数差异性、提高SLD光源温度控制适应性提供了客观依据。
超辐射发光二极管(SLD)光源 温控参数 热敏电阻位置 superluminescent diode (SLD) temperature control thermistor resistance position
1 重庆光电技术研究所, 重庆 400060
2 重庆大学 应用物理系, 重庆 400044
对新月形超辐射发光二极管的液相外延生长过程进行了机理分析。利用Matlab软件对建立的非平面生长模型进行了理论计算, 并利用扫描电镜(SEM)对液相外延生长的形貌进行了分析, 通过理论计算与实验分析设计了获得低偏振、高功率超辐射发光二极管的外延结构。利用该结构研制的超辐射发光二极管芯片在100 mA工作电流、25 ℃工作温度下输出功率达到3.6 mW, 相应的输出波长为1 306 nm, 光谱半宽为39 nm, 光谱波纹为0.17 dB,偏振度为2%。
超辐射发光二极管 低偏振度 高功率 液相外延 superluminescent diode polarization insensitive high power liquid phase epitaxy
1 重庆邮电大学 光电工程学院,重庆 400065
2 重庆第二师范学院,重庆 400067
3 重庆光电技术研究所 重庆 400060
设计了一种张应变与压应变相结合的混合应变量子阱结构超辐射发光二极管,研究了TE模和TM模在器件中的模式增益,分析了影响增益偏振性的因素,在此基础上通过改变有源层量子阱的应变类型、应变量以及层数来达到高增益和偏振不敏感性。最后按设计工艺流程生长了芯片,实验结果表明,所设计的SLD芯片单管输出功率在100mA驱动电流下可达3.5mW,出射光谱FWHM约为40nm,20nm波长范围内偏振度为0.3dB,具有较理想的大功率、宽光谱、低偏振度特性。
超辐射发光二极管 混合应变量子阱 低偏振度 superluminescent diode(SLD) mixed strained quantum well low polarization degree