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激光制造
管延超  王根旺  王扬  丁烨  杨立军  
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摘要
近年来,纳米线在纳米电子学、纳米光子学、纳米医学和纳米机电系统等领域的应用逐渐广泛,纳米线的连接已经成为未来器件小型化和集成化的关键问题。为了实现良好的纳米线互连,提出了一种基于扫描电子显微镜(SEM)的纳米线-纳米钎料原位互连结构组装、钎焊互连的方法。利用开发的SEM纳米操作平台,实现了直径为100 nm左右的ZnO纳米线与直径为180~300 nm的Ag纳米钎料的同基底互连结构组装。利用SEM聚焦电子束辐照熔融纳米钎料实现了纳米线钎焊互连,利用双探针纳米操作系统对焊接后的纳米线进行电流-电压(I-V)测试,钎焊后的纳米互连结构成功实现电流导通。
中国激光
2021, 48(8): 0802024
光学器件
摘要
单光子和多光子量子态的制备与操控对量子信息技术的发展和应用至关重要。在实现量子器件小型化和集成化的基础上对量子态进行有效制备和操控是目前量子信息技术研究领域的前沿问题。作为一种平面光学人工微结构阵列,超表面能够在亚波长尺度上实现对光场振幅、相位和偏振态等多个维度的有效控制,为微纳光学器件的设计提供了一种全新方式。近期研究表明,高效率超表面是实现小型化和集成化量子器件的理想平台。总结了近年来可见光和近红外波段高效率超表面的设计原理及其应用方向,并在此基础上对超表面在提高单光子发射器性能方面和在多光子纠缠态制备与操控方面的重要工作进行了总结。
光学学报
2021, 41(8): 0823016
集成光学
摘要
设计具有宽带性能的偏振无关1×3光功分器,采用离子辅助沉积方法调节三明治结构芯层SiNx的折射率,使得正交偏振模的拍长相等而实现偏振无关;梯形多模干涉波导与锥形波导的组合可实现器件宽带宽、低损耗及良好的分光均匀性。运用有限时域差分法进行建模仿真及参数优化,结果表明:器件的多模干涉波导长度仅为13.2 μm,附加损耗低于0.07 dB,不均匀度低于0.03 dB,0.5 dB带宽高达255 nm,可覆盖S、C、L、U以及部分E波段,在未来集成光学系统中具有较高的应用价值。
光学学报
2021, 41(7): 0713001
光学器件
廖莎莎  廖柯  包航  张甜甜  [ ... ]刘继伟  廖希  
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摘要
光功率分配器(OPS)是光子集成电路的基本元件之一,广泛应用于多种领域。功率分配比(PSR)可调的OPS可提高光子集成电路的灵活性,简化光子集成电路系统。提出了一种硅基PSR大范围可调的OPS集成芯片方案,通过将对称2×2多模干涉仪、波导光栅和狭缝结构等硅基器件结合在一起,并改变输入光信号的波长和微型热光调制器两端加载的电压,实现了大范围可调的PSR。实验结果表明,本方案得到的两种OPS结构可分别在6.72 nm和5.56 nm波长范围内实现0.51~36.91和0.88~230.46的PSR变化;在50 ℃的温度变化下,可实现8.58~29.75和5.01~425.43的PSR变化。且该OPS具有尺寸小、质量轻、灵活性高等优势,可广泛应用于光开关、信道划分、功率分配等通信和信号处理领域。
光学学报
2021, 41(6): 0623001
光学器件
廖莎莎  张甜甜  包航  刘继伟  廖希  
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摘要
反射镜作为光子集成电路的基本元件,被应用于量子通信、智能电网、航空航天等多种领域。高反射率、低温度敏感性的片上光反射镜可以大大简化光子集成电路系统,提高光子集成电路的可靠性和稳定性。因此,提出了一种基于绝缘体上硅的高反射率、低温度敏感性片上光反射镜方案。该方案采用Sagnac环结构,可在3.41 nm波长范围内实现超高反射率(反射率大于90%),在32.85 nm波长范围内实现高反射率(反射率大于80%)。通过片上微型热电极对该反射镜进行加热,结果表明,当微型热电极的功率从0 mW逐渐升高至6 mW时,在1566.5~1568.58 nm波长范围内反射镜的波长漂移量小于0.045 nm,反射率变化小于0.19 dB。该反射镜具有尺寸小、质量轻、制造简单、反射率高、损耗小、温度不敏感等优势,可广泛应用于激光器、微波光子滤波器、光传输网等通信和信号处理领域。
光学学报
2021, 41(4): 0423001
集成光学
摘要
设计了一种基于纳米线波导和一维光子晶体纳米梁腔的模分-波分混合解复用器,该器件由波分解复用(WDM)和模分解复用(MDM)两部分组成。其中,波分解复用部分由两个一维光子晶体纳米梁腔构成,模分解复用部分采用硅基纳米线波导结构。利用三维时域有限差分法,计算分析了该混合解复用器的性能参数。结果表明,该器件可以在波长1570.0 nm和1573.2 nm处实现基模(TE0)和一阶模(TE1)四个信道的解复用功能,插入损耗小于0.37 dB,信道串扰小于-18.4 dB,自由光谱范围可以达到400 nm。该混合解复用器可以应用于模分-粗波分复用系统中。
光学学报
2021, 41(4): 0413001
集成光学
盛彬彬  王玲  许金通  李向阳  
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摘要

为了研究多层结构高铝组分AlGaN薄膜材料的光学性能,并计算得到相关光学参数,本文基于多层膜传输矩阵方法,对两个样品的透射光谱进行了拟合。根据AlGaN材料对不同波长入射光的吸收机制,并考虑了材料在带外的弱吸收,建立了全波段(200~800 nm)范围内的吸收系数模型,同时引入表面粗糙度均方根参数来表征材料表面粗糙度对透射谱的影响。采用所建模型对结构参数不同的两个Al0.65Ga0.35N样品的透射谱进行拟合,拟合结果与实验结果的一致性较好。本文得到的全波段范围内Al0.65Ga0.35N材料的吸收系数,为研究日盲紫外探测器的响应光谱提供了可靠的实验数据。同时,本文还得到了Al0.65Ga0.35N的膜层厚度、折射率、表面粗糙度等参数。

光学学报
2021, 41(3): 0313001
Early Posting
摘要
To overcome the capacity crunch of optical communications based on traditional single-mode fiber (SMF), different modes in few-mode fiber (FMF) can be employed for mode division multiplexing (MDM). MDM can also be extended to photonic integration for obtaining improved density and efficiency, as well as interconnection capacity. Therefore, MDM becomes the most promising method for maintaining the trend of “Moore’s law” in photonic integration and optical fiber transmission. In this tutorial, we provide a review of MDM works and cutting-edge progresses from photonic integration to optical fiber transmission, including our recent works of MDM low-noise amplification, FMF fiber design, MDM silicon photonic devices and so on. Research and application challenges of MDM for optical communications regarding long-haul transmission and short reach interconnection are discussed as well. The content is expected to be of important value for both academic researchers and industrial engineers during developing next-generation optical communication systems, from photonic chip to fiber link.
Chinese Optics Letters
2021, 19(9):
Early Posting
摘要
Optical channel waveguides with depressed cladding configurations have been produced in Nd,Gd:CaF2 laser crystals by using ultrafast laser inscription. Waveguide properties are investigated in terms of guiding behaviors and localized laser-induced lattice damages. Under optical pump of 808 nm light, continuous-wave waveguide lasing at 1.06 μm is achieved, with a single-mode operation and a minimum lasing threshold of 98.8 mW. Furthermore, the visible emissions of Nd3+ with short wavelengths ranging from 415 nm to 550 nm and long wavelengths from 550 nm to 625 nm are observed upon 808 nm laser excitation via the up-converted process. The intensity ratios of two wavelength ranges are proved to be tunable through changing the pumping polarizations.
Chinese Optics Letters
2021, 19(8):
Early Posting
摘要
We report on the fabrication and optimum of lithium niobate planar and ridge waveguide at the wavelength of 633 nm. To obtain a planar waveguide, oxygen ions at the energy of 3.0 MeV with a fluence of 1.5×1015 ions/cm2 are implanted in the polished face of LiNbO3 crystals. For planar waveguide, a loss of 0.5 dB/cm is obtained after annealing at 300 oC for 30minutes. The ridge waveguide is fabricated by diamond blade dicing method on optimized planar waveguide. The guiding properties are investigated by prism coupling and end-face coupling method.
Chinese Optics Letters
2021, 19(6):
00 11