Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Devices, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
2 College of Materials Science and Opto-electronic Technology, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
A silicon-based germanium (Ge) photodetector working for C and L bands is proposed in this paper. The device features a novel asymmetric PIN structure, which contributes to a more optimized electric field distribution in Ge and a shorter effective width of depleted region. Meanwhile, the optical structure is designed carefully to enhance responsivity for broadband. Under ?7 V, where the weak avalanche process happens, the responsivity of our device is 1.49 and 1.16 A/W at 1550 and 1600 nm, with bandwidth of 47.1 and 44.5 GHz, respectively. These performances demonstrate the significant application potential of the device in optical communication systems.
silicon photonics germanium photodetector asymmetric structure DBR Journal of Semiconductors
2025, 46(10): 25030017
长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室，吉林 长春 130022
为了使双波长半导体激光器具有良好的双波长间隔及强度等特性，本团队提出了一种具有侧向变阶分布布拉格反射（DBR）光栅的双波长半导体激光器。该激光器采用20 μm宽的脊波导结构，这使得其腔内存在基侧模与一阶侧模。根据脊波导内各阶侧向模式的光场分布以及DBR光栅的分区特点，侧向变阶DBR光栅能分别对不同阶侧向模式进行有效反馈，从而使激光器获得强度相近的双波长输出。实验结果表明：当注入电流为210~330 mA时，激光器的双波长间隔维持在0.9 nm附近；当电流为330 mA时，器件获得了强度相近的双波长发射，波长分别为1064.56 nm和1065.49 nm，双波长工作条件下的最大输出功率为88.26 mW。
双波长半导体激光器 DBR光栅 侧向模式 双波长间隔 双波长强度 中国激光
2025, 52(13): 1301014
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
3 吉光半导体科技有限公司，长春 130000
4 海南师范大学，海口 570206
5 鹏城实验室，广东 深圳 518000
针对SS-OCT系统中对扫频光源多路同步驱动的控制需求，研制了一种基于FPGA作为主控单元的扫频光源控制系统。系统采用Xilinx公司XC7A100T芯片进行主控模块的设计，采用5个带缓冲反馈的增强型Howland电流源集成的方式进行激光器驱动模块设计，采用ADN8834芯片控制TEC的方式进行激光器温控模块设计，采用上位机软件进行人机交互。最后通过波长输出自动测试实验制作“波长-电流”查询表；通过调用“波长-电流”查询表进行自动连续线性输出实验，系统展现出在激光器全波长范围内具备1 nm控制精度和任意波长范围具备0.01 nm控制精度的控制效果，在SS-OCT的扫频光源集成控制领域具有借鉴意义。
SG-DBR激光器 波长控制 温度控制 FPGA控制 SG-DBR laser wavelength control temperature control FPGA
1 太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室,太原 030024
2 山西浙大新材料与化工研究院,太原 030024
3 陕西科技大学材料原子·分子科学研究所,西安 710021
氮化镓(GaN)基微纳米结构生长技术的成熟为微纳级 GaN 基垂直腔面发射激光器(VCSEL)的制备提供了新的 途径。 本文设计了基于 GaN 基轴向异质结微纳米柱的微纳级 VCSEL 结构,采用 Al0. 8Ga0. 2N/ In0. 2Ga0. 8N 应变补偿结 构作为上下分布式布拉格反射镜(DBR),其中 Al0. 8Ga0. 2N 层的 Al 组分远高于传统结构中的电子阻挡层(EBL),能够 更好地起到电子阻挡的作用。 本文使用商用软件 PICS3D 构建了电子阻挡层处于不同位置的 VCSEL 数理模型,并进 行数值模拟计算,探索和分析物理机理,解释了不同位置 EBL 对空穴注入效率的影响。 结果表明,采用 Al0. 8Ga0. 2N 与 In0. 2Ga0. 8N 组成的应变补偿 DBR 可以更好地提高空穴注入效率,优化器件光电性能。
Ⅲ族氮化物 垂直腔面发射激光器 空穴注入效率 微纳米结构 应变补偿 DBR 电子阻挡层 Ⅲ nitride vertical cavity surface emitting laser hole injection efficiency micro-nano structure strain- compensated DBR electron blocking layer
1 清华大学 北京国家信息科学与技术研究中心, 北京 100084
2 重庆光电技术研究所, 重庆 400060
高速850nm GaAs/AlGaAs面入射型单行载流子光电探测器（PD）是短距离光链路中的重要器件，面临着带宽和响应度之间的相互矛盾。报道了一种基于分布布拉格反射器（DBR）增强的GaAs/AlGaAs单行载流子光电探测器（UTC-PD）。DBR由20个周期的高/低Al组分的AlxGa1-xAs三元合金组成，可以在830~870nm范围内形成大于0.9的反射。在AlGaAs DBR的增强下，将GaAs吸收层所需的厚度降低到1040nm，兼顾PD对光的吸收率和光生载流子的渡越时间。采用双台面、聚合物平面化、共面波导电极结构制作了UTC-PD器件。该器件在850nm波长、-2V偏压下具有19.26GHz的-3dB带宽和0.4926A/W的响应度。
光电探测器 单行载流子 分布布拉格反射器 850nm波长 GaAs GaAs AlGaAs AlGaAs photodiode UTC DBR 850nm wavelength
晋中学院 材料科学与工程系 山西 晋中 030619
为达到近中红外与激光兼容隐身的双重目的, 设计了一种由Ag和ZnS构建的含缺陷的分布式Bragg反射镜(Distributed Bragg reflector, DBR)。利用掺杂原理, 在含金属的DBR中引入缺陷, 使其在650～5?000nm禁带范围内1 060 nm处出现缺陷模。采用COMSOL研究了周期数Nc、缺陷层膜厚对近中红外及缺陷模的影响规律。研究结果表明: 缺陷模随缺陷层膜厚减少而蓝移。随含缺陷周期结构Nc增加, 缺陷模宽度变窄, 其缺陷模以中心波长为中心成对出现, 呈现出良好反射型梳状滤波器的特征。通过控制Nc, 可对梳状滤波器的齿数和齿距进行有效控制。当Nc=1时, 可实现650～5?000nm波段全反射, 1 060 nm处出现缺陷模, 其反射率仅为4%。这种具备“光谱挖空”特征的含金属的DBR, 能够进行近中红外波段和1 060 nm处的激光兼容隐身。和异质结电介质光子晶体相比, 该结构具有结构对称、结构简单、膜层层数较少的优势。
含金属的DBR 缺陷模 近中红外 激光 兼容隐身 metal-containing DBR defect modes near-mid-infrared laser compatible stealthy 量子光学学报
2023, 29(4): 040502
北京工业大学 信息学部 光电子技术教育部重点实验室, 北京 100124
基于能带理论和分布布拉格反射镜(DBR)的工作原理, 分析了垂直腔面发射激光器(VCSEL)中DBR串联电阻较大的原因。采用组分渐变降低DBR结构中异质结界面处势垒, 优化DBR的各层掺杂浓度, 通过调控费米能级进一步降低DBR中的异质结势垒, 从而有效降低DBR串联电阻。实验采用Al0.22Ga0.78As/Al0.9Ga0.1As作为生长DBR的两种材料, 设计了DBR各层厚度, 研究了AlGaAs材料的最佳生长温度, 利用MOCVD外延技术完成了795nm VCSEL突变DBR与渐变DBR的生长。经过工艺制备, 测得突变DBR和渐变DBR的电阻分别为6.6和5.3Ω, 优化生长后的DBR电阻得到有效降低。
795nm垂直腔面发射激光器 分布布拉格反射镜 串联电阻 渐变生长 795nm VCSEL DBR series resistance gradual growth MOCVD MOCVD
1 长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 纳米加工平台, 江苏 苏州 215123
3 中国科学技术大学 纳米技术与纳米仿生学院, 安徽 合肥 230026
将表面配体改性的CdSe/ZnS量子点(Quantum dots)和光刻胶混合, 进而采用光刻工艺在InGaN/GaN蓝光Micro-LED上实现了最小尺寸为3 μm的高分辨率、高光效的量子点颜色转换膜层。同时系统研究了不同厚度和混合比例的量子点膜层的吸收/发射光谱及光致发光量子产率(PLQY)。为优化光转换效率, 量子点膜层中加入了TiO2散射粒子以提高蓝光的吸收效率。更进一步地, 经过设计引入分布式布拉格反射镜(DBR), 使得未被吸收的蓝光光子回弹到量子点转换膜层, 这不仅提升了蓝光吸收效率, 也增强了转换色彩的饱和度。同时采用了热激发方式来提升量子点的光致发光量子产率。为得到更高的显示对比度和色彩饱和度, 引入黑色光阻矩阵来削弱临近图形之间的颜色串扰。实验结果表明, 该量子点膜层可以用光刻技术实现高分辨率、高光效的颜色转换图层, 为单片全彩化Micro-LED显示的发展提供了新颖可靠的技术路线。
量子点 分布式布拉格反射镜(DBR) 颜色转换 散射粒子 Micro-LED Micro-LED quantum dot distributed Bragg reflector(DBR) color conversion scattering particles
1 中国科学院半导体研究所 固态光电信息技术实验室, 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
L波段取样光栅分布布拉格反射(SG-DBR)激光器在高速光通信与无源光网络中具有广泛的应用前景。本文以InGaAsP作为无源波导区材料, 从理论上分析了实现L波段宽调谐SG-DBR激光器所需的关键参数, 包括前后取样光栅的反射峰间隔、取样周期、占空比等。同时采用传输矩阵模型, 讨论了取样对数与前、后取样光栅反射特性的关系。最后得到了一组优化的SG-DBR激光器参数, 其对应的调谐范围达到47.6 nm。
L波段 传输矩阵法 SG-DBR激光器 宽调谐范围 L-band transmission matrix method SG-DBR laser wide tuning range
南京邮电大学电子与光学工程学院 微电子学院, 江苏 南京 210023
当金属-分布式Bragg反射镜-金属（M1-DBR-M2）结构中的DBR周期数比较大时, M1-DBR-M2中的两光学Tamm态（OTS）发生弱耦合。 通过研究M1-DBR-M2结构中OTS弱耦合情况下的反射光谱和OTS本征波长电场分布, 揭示了弱耦合情况下的OTS和光隧穿效应。 研究结果表明： 在弱耦合情况下, 金属薄膜M1的厚度影响了OTS的本征波长, 而金属薄膜M2的厚度对OTS的本征波长没影响。 虽然弱耦合情况下只能激发M1-DBR交界面处的OTS1, 但电场局域现象并不是仅仅发生在M1-DBR交界面处, 光可以穿过DBR到达并被局域在DBR-M2交界面处, 存在光的隧穿效应。 光隧穿效应的强弱与两OTS的本征波长失谐量大小有关, 本征波长失谐量越小, 光隧穿效应越强。 两OTS的本征波长失谐量的大小, 也影响了光在M1-DBR-M2结构中局域的强弱, 本征波长失谐量越小, 光的局域现象越强, 反射光谱中凹峰处的反射率越小。
光学Tamm态 弱耦合 金属-分布式Bragg反射镜-金属 Optical Tamm state Weak coupling Metal-DBR-metal
