1 北京理工大学材料学院低维量子结构与器件工信部重点实验室，北京 100081
2 北京理工大学物理学院纳米光子学与超精密光电系统北京市重点实验室，北京 100081
双激子发光是半导体材料在高激发强度下形成两个激子后复合发光的一种物理过程。相较于块体材料，量子点体积小、载流子受限、能级分立，从而具有独特的双激子发光特性，具体表现为双激子结合能大，级联发射中的光子对是极化反对称的，激子对的俄歇复合效应强。从双激子发光研究的发展历程出发，重点介绍了量子点双激子发光的基本原理、光谱特性，特别是量子效应对量子纠缠和光增益的影响。讨论了量子点双激子发光在纠缠光源、量子点激光器等方面的应用潜力和目前所面临的挑战。
量子光学 量子点 双激子 纠缠光子源 俄歇复合 光增益
1 北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院，北京 100191
2 北京航空航天大学物理学院，北京 102206
3 北京量子信息科学研究院，北京 100193
陀螺仪作为惯性导航的关键部件，决定了飞行器、运载机械和无人系统等导航定位的精度和姿态控制的稳定性。在兼顾精度的同时，小体积可集成陀螺仪的需求越来越迫切，微纳集成谐振式光学陀螺有望同时满足可集成与高精度等应用需求。本文结合国内外近年来微纳集成光学陀螺研究的新进展，综述了谐振式集成光学陀螺的研究现状、瓶颈问题和未来发展趋势；基于新材料、新结构和新物理效应等可能的解决途径，重点阐述了光增益补偿、色散调控、非厄米奇异点等对谐振式集成光学陀螺敏感性能的影响；最后，对谐振式集成光学陀螺的未来发展趋势进行了展望。
物理光学 光学陀螺 光学微腔 色散关系 光增益与损耗 非厄米奇异点 中国激光
2022, 49(19): 1906001
1 山西大学物理电子工程学院, 山西 太原 030006
2 山西大学极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
研究了一种N型四能级原子结构中的近共振增益光栅(NRGG)效应。结果表明,当耦合场的失谐值为0,探测场和调制场的失谐值接近于0时,利用调制场和耦合场可以调控探测场的增益和相位,使得探测场的能量和高阶衍射效率都得到显著提高。在这个过程中,调制场强度存在阈值。获得了具有增益高、衍射能力强和阈值可控的光栅,该光栅在全光开关、全光逻辑门和全光调制等应用中将会发挥较大的作用。
量子光学 电磁感应光栅 光增益 衍射效率
南开大学 电子信息与光学工程学院 天津市光电传感器与传感网络技术重点实验室, 天津 300350
针对信道数变化等原因造成的剩余信道输出增益漂移现象, 研究了一种竞争型全光增益控制放大器, 可以实现对宽输入功率范围信号的增益控制。对光功率在-40～5 dBm范围内的输入光, 将增益漂移量由22.0 dB降低至0.4 dB。在多信道情况下, 将信道数变化和信道功率变化引起的增益漂移量分别降低至0.23和0.10 dB。该放大器的工作范围与控制幅度都要优于传统的全光增益方法, 对于控制剩余信道输出增益稳定具有重要参考价值。
全光增益控制 增益漂移 信道数变化 剩余信道 信道功率变化 all-optical gain control gain drift channel number variation remaining channel channel power variation
1 北京工业大学 信息学部, 北京 100124
2 泰山学院 物理与电子工程学院, 山东 泰安 271000
分析了不同光窗口位置和不同光窗口面积对SiGe/Si异质结光电晶体管（HPT）光响应特性的影响.光窗口位于发射区时，HPTs吸收路径长，会产生较多的光生载流子，在发射结界面产生较大的发射结光生电压，有利于发射结的电子注入，因此获得较大的集电极输出电流和光增益.当入射光波长为650 nm，集电极电压为2.0 V，光窗口面积为10 μm×10 μm时，SiGe/Si HPT的光增益最大可以达到9.24.光窗口位于基区时，在较大的入射光功率下，HPTs吸收区的光生载流子密度大，光生空穴发生快速驰豫的可能性增加，一定程度上缓解了空穴迁移率低对器件工作速度的限制，提高了光特征频率.当入射光波长650 nm，集电极电压2.0 V，光窗口面积为10 μm×10 μm时，SiGe/Si HPT的光特征频率可达16.75 GHz.对于能够获得更高光增益光特征频率优值的发射区光窗口SiGe/Si HPTs，当光窗口面积从3 μm×10 μm到50 μm×10 μm逐渐增加时，电子在发射结界面的有效注入面积增加从而光增益逐渐增大；同时发射结和集电结的结电容也随之增大，RC延迟时间增长，光特征频率却逐渐减小.光增益·光特征频率优值随着光窗口面积的增加而逐渐提高，但随着面积的增加，光增益·光特征频率优值提高的速率变慢，并有逐渐趋于饱和的趋势.
异质结光电晶体管 光窗口位置 光窗口面积 光增益 光特征频率 Heterojunction phototransistor Optical window position Optical window area Optical gain Optical characteristic frequency
1 南方科技大学电子与电气工程系, 广东 深圳 518055
2 上海大学新型显示技术及应用集成教育部重点实验室, 上海 200072
通过在CsPbBr3纳米晶体中加入油胺铟(In(OAm)3)和支化三(二乙胺)膦(TDP)配体,在减缓晶体生长速度的同时促进取向生长,获得了CsPbBr3钙钛矿纳米棒材料。通过透射电子显微镜、X射线衍射系统、紫外-可见分光光度计、光致发光光谱仪对所制备的CsPbBr3钙钛矿纳米棒晶体特性进行表征,结果表明该纳米棒具有质量好、缺陷密度低、发光性能较好的优点;利用可变条纹长度和变功率PL光谱测得了样品的增益系数(860 cm -1)和阈值功率(17.5 μJ/cm 2);同时测量了样品在极端老化的双八五(温度85 ℃和相对湿度85%)条件下的发光稳定性,发现稳定性得到了提升。为实现高稳定性钙钛矿激光器提供了实验基础和材料支撑。
激光光学 钙钛矿 CsPbBr3纳米棒 光增益 放大自发辐射 稳定性
1 深圳大学 电子科学与技术学院, 广东省微纳光机电工程技术重点实验室, 光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室, 广东 深圳 518060
2 吉林大学 电子科学与工程学院, 集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区, 吉林省光通信用聚合物波导器件工程实验室, 吉林 长春 130012
为了克服主客掺杂型有源材料均匀性和稳定性差的问题, 采用键合掺杂方法, 将高温热解法制备的油酸修饰掺铒氟钇钠纳米晶粒与甲基丙烯酸甲酯发生共聚反应, 形成键合型有源芯层材料。纳米晶粒均匀固定在聚合物分子链上, 抑制了高浓度掺杂时的团聚析出且材料更稳定。纳米粒子在聚合物中的质量百分比达到约1wt%, 具有良好的成膜性, 用原子力显微镜照片观察薄膜表面粗糙度为1.76 nm。用椭偏仪测量薄膜光学性质, 并用柯西色散模型拟合出薄膜折射率随波长的变化关系, 材料在1 550 nm信号光波长的折射率为1.485。设计嵌入式波导结构, 采用有限元方法进行模式分析和计算光场强度分布。采用紫外光刻和感应耦合等离子体刻蚀工艺制备凹槽形下包层, 填充有源材料制备条形波导放大器。实验结果表明, 当1 550 nm信号光功率为0.1 mW, 1 480 nm泵浦光功率为390 mW时, 在1.2 cm长的样品中得到了3.58 dB的信号光相对增益。
光波导放大器 集成光学器件 聚合物 光增益 optical waveguide amplifier integrated optical devices polymer optical gain
北京航空航天大学物理科学与核能工程学院, 微纳测控与低维物理教育部重点实验室, 北京 100191
报道了国际上光增益型集成光学陀螺(IOGWOG)的研究进展和本课题组在该领域的研究成果，展示了通过半导体光放大器、受激拉曼散射以及稀土离子受激辐射的方式实现光增益型陀螺的技术路线，指出了目前研究中存在的问题和今后的发展方向。可以预见，结合新效应的光增益型陀螺将会是未来的研究热点，并且逐步向低成本、小体积的全光集成陀螺发展，在惯性导航领域具有广阔的应用前景。
集成光学 光学器件 光学陀螺 谐振腔 光增益 激光与光电子学进展
2016, 53(3): 030002
1 北京邮电大学光通信与光电子学研究院, 北京 100876
2 北京邮电大学信息光子学与光通信教育部重点实验室, 北京 100876
为了深入研究量子点半导体光放大器(QD-SOA)的特性, 建立了量子点半导体光放大器子带导带的三能级系统模型。把系统载流子的速率方程与其他文献采用的速率方程进行了对比优化。通过数值计算得到了瞬态解, 并得到载流子在放大器各能级态的浓度分布, 验证了量子点中能级分立特性。利用电子和空穴各自的占有几率在基态成一定的线性关系, 在稳态下对速率方程求解, 得出了量子点半导体光放大器相关的增益特性, 以及增益特性与基态电子的占有几率之间的关系。结果表明量子点半导体光放大器具有很高的饱和增益和微分增益, 较低的阈值电流等特性。说明量子点半导体光放大器具有比其他体材料和量子阱光放大器更加优异的特性。为光放大器的设计提供了有力的理论指导。
量子点半导体光放大器 速率方程 占有几率 光增益
Author Affiliations
Abstract
1 Telecommunication T/R Section, Zhenjiang Watercraft College, Zhenjiang 212003
2 Institute of Applied Physics, Jiangsu University, Zhenjiang 212013
3 Department of Electronic Engineering, East China Normal University, Shanghai 200062
4 Department of Telecommunication Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013
Localized fields in the defect mode of one-dimensional photonic crystals with active impurity are studied with the help of the theory of spontaneous emission from two-level atoms embedded in photonic crystals. Numerical simulations demonstrate that the enhancement of stimulated radiation, as well as the phenomena of transmissivity larger than unity and the abnormality of group velocity close to the edges of photonic band gap, are related to the negative imaginary part of the complex effective refractive index of doped layers. This means that the complex effective refractive index has a negative imaginary part, and that the impurity state with very high quality factor and great state density will occur in the photonic forbidden band if active impurity is introduced into the defect layer properly. Therefore, the spontaneous emission can be enhanced, the amplitude of stimulated emission will be very large and it occurs most probably close to the edges of photonic band gap with the fundamental reason, the group velocity close to the edges of band gap is very small or abnormal.
自发辐射 激活杂质 光增益 130.3120 Integrated optics devices 120.7000 Transmission 160.4670 Optical materials 120.4570 Optical design of instruments 160.5690 Rare-earth-doped materials 230.4170 Multilayers Chinese Optics Letters
2007, 5(12): 696
