1 郑州大学郑州 450001
2 中国科学院高能物理研究所北京 100049
3 散裂中子源科学中心东莞 523803
微小角中子散射谱仪是中国散裂中子源（China spallation neutron source，CSNS）工程目前在建的谱仪之一，为了实现微小角散射模式下中子衍射的精确测量，要求中子探测器的位置分辨≤2 mm、探测效率≥60%@0.4 nm。在此物理精度需求下，研制了基于6LiF/ZnS（Ag）闪烁屏、波移光纤阵列和硅光电倍增管（Silicon Photomultiplier，SiPM）结构的位置灵敏型闪烁体探测器，以实现热中子的高效率和高分辨实时探测。探测效率测试以标准3He管的入射中子数归一化计算得到，位置分辨通过含有“CSNS”字样的含硼铝板验证。本文详细研究了0.5 mm直径波移光纤的光传输性能，对比了不同硅光电倍增管的增益和热噪声特性，并以此设计了有效面积为300 mm×300 mm的探测器工程样机。经测试，该探测器的位置分辨为1.2 mm×1.2 mm，探测效率为（61.8±0.2）%@0.4 nm，达到了工程设计指标，满足了CSNS工程微小角谱仪的中子衍射测量需求。
闪烁体探测器 硅光电倍增管 波移光纤 位置分辨 探测效率 Neutron scintillator detector Silicon photomultiplier Wavelength shift fiber Position resolution Detection efficiency
强激光与粒子束
2024, 36(4): 043010
中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部，上海 201800
光电互联技术在光电通信、光电导航等**领域，高性能处理器以及民用通信等领域有着独特的优势。对于目前高性能计算和高速率通信系统中，无论是板到板还是板内各模块之间的链路，对更高带宽的需求持续增加，光电互联可代替传统电互联解决这一问题，同时降低系统成本与功耗，使系统微型化、高性能化。光电互联技术按光传输介质可分为自由空间光互联技术、聚合物光波导光电互联技术、光纤光电互联技术三类。简要介绍了光电互联技术的定义与三类光电互联技术，阐述了国内外聚合物光波导光电互联技术与光纤光电互联技术的发展动态，讨论对比了三类光电互联技术优缺点，指出了该领域的关键技术与发展趋势，为我国在该领域未来的研究方向提供参考。
光电子 光电互联 聚合物光波导光电互联 光纤光电互联 光电印刷电路板 激光与光电子学进展
2024, 61(7): 0706008
1 长春理工大学 光电工程学院， 吉林 长春 130022
2 哈尔滨工业大学 物理学院， 哈尔滨 黑龙江 150001
3 长春理工大学 光电测量和光信息传输技术教育部重点实验室， 吉林 长春 130022
由于硫系玻璃具有良好的光学性质，在非线性光学等方面研究广泛，但基于硫系玻璃光电探测器的相关研究却很少。本文利用真空共热蒸发技术制备了不同掺银比例的硫系玻璃薄膜作为半导体膜层结构，并设计构建了金属-绝缘体-半导体结构的自供电光电探测器，探究了该光电探测器的响应光谱范围。结果表明，该探测器对可见光到近红外区域的光均有响应。针对掺银硫系玻璃光电探测器在635 nm波长激光下，研究了探测器响应电压与激发功率之间的关系。当激光功率小于10 mW时，探测器响应电压与激发功率线性相关；当激光功率大于10 mW时，探测器响应电压逐渐饱和。探测器的上升和衰减时间分别为3.932 s和1.522 s。本研究为硫系玻璃材料在自供电光电探测器领域的应用提供了证明。
硫系玻璃 光电探测器 金属-绝缘体-半导体 chalcogenide glass photodetector metal-insulator-semiconductor
1 南京工业大学 数理科学学院， 江苏 南京 211816
2 浙江农林大学 光机电工程学院， 浙江 杭州 311300
随着信息化时代的高速发展，对微电子器件中光电材料的选择、新功能的开发提出了更高的要求。传统光电器件大多利用半导体材料在光照下电导率增加的正光电导性效应进行功能化设计。近年来，研究发现还存在另一种反常的光电导效应——负光电导（Negative photoconductivity，NPC），即在光照条件下电导率降低，由于其在光电探测、逻辑器件、神经形态器件、低功耗非易失性存储器方面的潜在应用而备受关注。NPC的产生机制一般包括载流子的俘获效应、表面分子的吸附-解吸、表面等离子体极化激元和局域表面等离子体共振、光辐射热效应等。本文详细讨论了不同光电器件中NPC产生的物理机制，分析了材料选择、器件结构设计、能带结构变化对不同异质结器件中NPC效应的影响，概括了光电器件中负光电导效应的实际应用，这为光电器件的性能优化和新型光电器件设计提供了重要参考，为未来异质结光电信息器件实现尺寸更小、光导增益更高、速率更快、功耗更低奠定了科学基础。
负光电导 应用 光电器件 negative photoconductivity application optoelectronic devices
吉林大学 电子科学与工程学院， 集成光电子学国家重点实验室， 吉林 长春 130012
近年来，杂化钙钛矿半导体材料由于其带隙可调、吸收系数高、载流子迁移率高、成本低廉等诸多优点，在光电器件领域备受青睐，如太阳能电池、电致发光器件、光电探测器等。其中，钙钛矿单晶薄膜因其无晶界、杂质和缺陷含量低等特点，展现出更为优异的光学、电学特性，成为制备高性能光电器件的理想材料体系。然而，钙钛矿单晶薄膜常采用空间限域法直接生长在空穴传输层上，不可避免地将导致界面缺陷和载流子层间输运等问题，严重制约了钙钛矿单晶薄膜光电探测器的性能。为此，本文通过引入模板剥离法工艺技术，在钙钛矿单晶薄膜两侧分别蒸镀功能层材料，制备了结构为Cu/BCP/C60/MAPbBr3/MoO3/Ag的钙钛矿单晶薄膜光电探测器。基于模板剥离法，两侧蒸镀的功能层与钙钛矿单晶薄膜接触紧密，将有效改善载流子的注入和传输；同时，优化的器件结构以及考虑能带匹配等因素可实现高灵敏、响应快速的钙钛矿单晶薄膜光电探测器。改进后器件的开关比高达3.1 × 103，响应度可达7.15 A/W，探测率为5.39 × 1012 Jones，外量子效率达到1794%。该工作为进一步改善和提升钙钛矿单晶薄膜光电探测器的探测性能提供了一种可行性技术方案。
杂化钙钛矿半导体材料 钙钛矿单晶薄膜 模板剥离法 光电探测器 hybrid perovskite semiconductors perovskite single-crystalline thin-films template stripping method photodetectors
1 武汉邮电科学研究院，武汉 430074
2 武汉光迅科技股份有限公司，武汉 430205
【目的】为了应对不断增长的超千兆需求，从千兆走向万兆，从第五代固定网络（F5G）走向高级第五代固定网络（F5.5G），50 Gbit/s无源光网络（PON）被认为是F5.5G的重要组成部分。故文章针对当前接入网络发展状况，对50 Gbit/s PON技术进行了深入研究。
【方法】文章首先介绍了实现50 Gbit/s PON高灵敏度面临的困难，并提出了解决方案。方案中，50 Gbit/s的非归零（NRZ）信号通过雪崩光电二极管（Avalanche Photodiode，APD）探测器，在强电场的作用下形成可被检测到的宏观电流，该电流通过跨阻放大器（TIA）放大并转换成电压输出。对其进行均衡处理，采用光数字信号处理（oDSP）芯片的前馈均衡器（FFE）和判决反馈均衡器（DFE）对脉冲信号的拖尾现象进行补偿后，再通过DFE将码间干扰的影响降到最低。接着重点分析了APD、TIA和oDSP等关键技术，并采用25与50 Gbit/s APD对接收性能进行比较。
【结果】两组实验测试结果显示，第1组实验25 Gbit/s APD在测试时间4 min内接收信号无误码，接收光功率为－8.48 dBm，当误码率（BER）为2.78e－2时，接收光功率达－26.61 dBm；在使用50 Gbit/s APD的情况下，4 min内接收信号无误码时，接收光功率为－8.97 dBm。当BER为2.78e－2时，接收光功率达到－27.05 dBm，第2组数据50 Gbit/s APD-2也达到了同样的实验效果。
【结论】50 Gbit/s APD接收灵敏度更高，性能更好，更适合使用在50 Gbit/s PON光模块中实现高性能接收。最后文章针对未来降成本方案在均衡技术与APD上的应用提出了可行性分析。
50 Gbit/s无源光网络 雪崩光电二极管 光数字信号处理 跨阻放大器 高性能接收 50 Gbit/s PON APD oDSP TIA high sensitivity reception 光通信研究
2024, 50(1): 23015001
1 上海理工大学能源与动力工程学院，上海 200093
2 中国科学院上海技术物理研究所红外探测全国重点实验室，上海 200083
InGaAs单光子探测器已被广泛应用于激光三维成像、长距离高速数字通信、自由空间光通信和量子通信等。针对单元、线列和小面阵器件，已发展出同轴封装、蝶形封装、插针网格阵列封装等多种封装形式。探讨了温度对InGaAs单光子器件性能的影响及组件温控方法；系统比较分析了针对光学元件如微透镜、透镜、光纤等与芯片的高精度耦合方法；针对高频信号输出，总结了引线类型、布线方式、封装结构设计等问题；展望了InGaAs单光子探测器的发展趋势。
雪崩光电二极管 InGaAs 单光子探测器 封装 激光与光电子学进展
2024, 61(9): 0900009
闽南师范大学物理与信息工程学院光场调控及其系统集成应用福建省高校重点实验室，福建 漳州 363000
Ge/Si雪崩光电二极管（APD）被广泛应用于近红外探测领域，但由于Ge和Si之间存在4.2%的晶格失配，故难以获得高性能的Ge/Si APD。提出在Ge/Si键合界面处引入多晶硅（poly-Si）键合中间层，弱化Ge/Si失配晶格对APD器件性能的影响。poly-Si引入后键合界面电场发生变化，导致APD内部的电场重新分布，极大地影响了器件性能。因此，重点对Ge吸收层和Si倍增层的掺杂浓度进行调控，探究了掺杂浓度对Ge/Si APD电场、复合率、载流子浓度、碰撞电离等性能的影响，最终设计出高性能键合Ge/Si APD。本工作将为低噪声、高增益Ge/Si APD的研究提供理论指导。
材料 Ge/Si雪崩光电二极管 晶格失配 poly-Si键合层 掺杂浓度
