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。

设计并制备了一种斜条脊波导结构压应变高偏振度多量子阱超辐射发光二极管。设计的脊波导出光面TiO2/SiO2四层宽带增透膜的TE模式反射率约为10-6, 分析了脊波导角度偏差和膜层厚度偏差对增透膜反射率的影响。实验结果表明, 在250mA直流电流驱动下, 所设计的超辐射发光二极管芯片单管输出功率可达22.7mW, 出射光谱FWHM约为37.3nm, 光谱纹波系数低于0.15dB, TE模式输出光强占主导, 偏振度约为19.2dB。

针对超辐射发光二极管(Superluminescent Diode, SLD)光源输出光功率稳定性的需求, 用有限元分析方法分析了SLD光源组件内部导体组的分布电容矩阵及电场耦合情况; 通过电场耦合模型研究发现温控电路带来的干扰通过分布电容耦合到恒流回路中, 影响输出光功率的稳定性; 将制冷器接地可减小分布电容, 改进恒温电路的驱动方式可减小交流分量的干扰, 从而减小电场耦合对输出光功率的影响。

利用相干或部分相干光被粗糙表面散射产生的散斑现象进行表面粗糙度测量是一类有应用前景的在线测量技术。研究了窄带连续谱光束被随机粗糙表面散射形成的远场散射光场的散斑延长效应和将其应用于表面粗糙度测量的可行性。理论和模拟研究表明: 随着观测点逐渐远离散射光场中心, 散斑延长率越来越大; 在相同的观测位置, 表面的粗糙度越小, 散斑延长率越大。构建以超辐射发光二极管(Superluminescent Diode,SLD)为光源的实验系统, 以散斑延长率衍生的光学粗糙度指标来衡量表面粗糙度, 对电火花加工的表面粗糙度对比样块进行粗糙度测量实验, 结果表明光学粗糙度指标随着被测表面粗糙度的增加而单调递减。比起一组分立波长的光源, 采用窄带连续谱光源的表面粗糙度测量系统有更大的测量范围。

为了分析材料在低温下的陷阱能级, 获得更多有关缺陷结构的信息, 研制了一套由STM32微控制器为核心的低温热释光发光谱测量系统。 设计了低温样品室,采用液氮冷却样品; STM32通过控制加热电流, 实现样品以恒定速率升温, 从而获得低温热释光发光曲线或三维热释光谱。温度测量范围为85~400 K, 升温速率范围为0.1~10 K/s。设计了由STM32控制X射线及紫外光源的驱动电路, 用于样品的激发。采用高灵敏度CCD实现对三维热释光谱的测量, 采用单光子计数器获取二维热释光发光曲线。利用该系统测试了(Lu,Y)2SiO5∶Ce3+(LYSO∶Ce3+)单晶闪烁体与SrSO4∶Dy3+粉末样品的热释光谱及辐射发光光谱。观察到LYSO∶Ce3+在108, 200, 380 K左右的热释光峰, 发光波长位于390~450 nm之间, 是明显的宽带峰。在低温下由于基质的自陷激子(STE)发射所形成的发射峰在166 K时发生猝灭。在309 K时, Ce3+发射峰展宽为单一发射峰; SrSO4∶Dy3+发光峰温度为178, 385 K, 发光波长由Dy3+离子的能级跃迁决定, 在480, 575, 660, 750 nm处呈现窄带发光峰。结果表明, 系统人机交互界面友好, 实验数据可靠, 智能化程度高, 操作简单。

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。