光子学报
2023, 52(10): 1052420
宁波大学高等技术研究院, 红外材料与器件实验室, 浙江 宁波 315211
使用磁控溅射制备了掺铒氧化铝薄膜, 对薄膜进行了退火处理, 测量薄膜的折射率和X射线衍射图谱, 发现薄膜在600 ℃的退火温度下呈非晶态, 在1.5 μm处的折射率为1.67左右。模拟模场分布, 获得光与掺铒层之间相互作用最大的波导结构参数, 并进一步优化制备条件, 实现侧壁光滑的低损耗掺铒氧化铝脊型波导。在1.31 μm的波长下, 2 μm宽度的氧化铝脊型波导的损耗为1.6 dB/cm, 和使用超快激光灼烧的方法所制备出的损耗为3.8 dB/cm氧化铝脊型波导相比, 损耗大为降低。结果表明, 掺铒氧化铝波导在平面集成波导放大器应用方面极具潜力。
氧化铝薄膜 射频溅射 紫外光刻 脊型波导 干法刻蚀 Al2O3 film RF sputtering ultraviolet lithography ridge waveguide dry etching
1 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
2 长春理工大学质量监控与评估中心, 吉林 长春 130022
3 海南师范大学物理与电子工程学院, 海南 海口 571158
1064 nm分布布拉格反射(DBR)半导体激光器具有窄线宽、输出稳定的特性, 在自由空间激光通信用种子光源等方面具有广阔的应用前景。设计了一种单模、窄线宽的1064 nm DBR半导体激光器, 利用金属有机化合物气相沉积技术生长出InGaAs应变量子阱半导体激光器材料, 并制备出腔长为1200 μm的脊型波导1064 nm DBR半导体激光器。当注入电流为70 mA时, 室温下该激光器的连续输出功率可达到7 mW, 3 dB光谱线宽为0.12 nm。
激光器 1064 nm半导体激光器 分布布拉格反射激光器 单模激光器 脊型波导 窄线宽
西安邮电大学 电子工程学院, 陕西 西安 710121
提出了一种基于硅锗(Ge-on-Si,GOS)的新型亚微米光波导,通过调节二阶色散对此波导的结构进行了优化设计,研究了其在波长为3~6 μm间的连续光波长转换性能.数值结果表明,在脊宽2.8 μm、脊高1.6 μm,平板厚度0.48 μm的优化结构下,当泵浦光波长在靠近二阶零色散点的负色散波长区时可以实现高转换效率宽带中红外波长转换,3 dB转换带宽可达到1664 nm,在0.05 GW/cm2的泵浦光功率密度下,最大转换效率可达到-2.479 dB.该波导在中红外波段具有波长转换带宽大、转换效率高的优点,在未来空间光子网络与通信方面具有潜在的应用前景.
GOS脊型波导 中红外 二阶色散 四波混频 波长转换 Ge-on-Si(GOS) ridge waveguide mid infrared second-order dispersion four-wave mixing wavelength conversion
中国科学院半导体研究所光电子器件国家工程中心, 北京 100083
980 nm 波段的大功率半导体激光器作为抽运源有很重要的应用，但目前该类器件存在光束质量差和谱宽较宽的问题，影响其抽运效率和稳定性。为提高大功率半导体激光器的抽运效率，就要减小其光谱宽度，提升光束质量。而大功率基横模分布反馈激光器(DFB)通过在器件内部引入分布反馈光栅可以实现窄线宽激光的波长稳定输出，并通过优化脊型波导条件来实现基横模模式输出，提升光束质量。测试该器件的光电特性，1000 μm 腔长器件的阈值电流约为6 mA，斜率效率为0.71 W/A，最大稳定输出功率为130 mW。该激光器的波长随温度漂移系数为0.064 nm/K；对其远场发散角进行测量，得到快轴发散角为34°，慢轴发散角为6.3°。
激光器 大功率分布反馈激光器 基横模 脊型波导 波长稳定
1 太原理工大学微纳系统研究中心，山西 太原 030024
2 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部和山西省重点实验室，山西 太原 030024
3 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部和山西省重点实验室，山西 太原
使用时域有限差分(FDTD)方法研究了基于SOI微环谐振腔结构的条形和脊型波导，探究了微环谐振腔应用于生物传感的理论。分析了结构的几何尺寸对生物传感器灵敏度的影响。通过分析条形和脊型波导的模场分布图，解释了条形波导的灵敏度明显高于脊型波导的原因，且随着波导宽度的增加其灵敏度系数的变化遵循相同的趋势。并且，当条形波导取得最高的灵敏度系数时，其横截面是方形的，然而脊型波导的最大灵敏度值对应的却是不完全对称的几何结构。当条形波导的横截面全对称时，灵敏度达到最大值172.3 nm/RIU。
条形和脊型波导 微环谐振腔 生物传感器 横截面 strip and rib waveguides microring resonator biosensor cross section
北京工业大学 光电子技术省部共建教育部重点实验室, 北京 100124
提出了一种基于腔面非注入区的新型窗口结构, 通过腐蚀高掺杂欧姆接触层, 在腔面附近引入电流非注入区, 限制载流子注入腔面, 减少载流子在腔面处的非辐射复合, 提高了激光器腔面的光学灾变性损伤(COD)阈值。同时, 引入脊型波导结构, 降低了光束的水平发散角。采用该结构制作的器件在功率达到22W时仍未出现COD现象, 而无腔面非注入区结构的器件输出功率达到18W时腔面发生COD。同时, 采用该结构制作的器件在工作电流为12A时其光束的水平发散角约为10°, 而常规电流非注入区结构的器件在相同的工作电流下其光束水平发散角约为15°。
电流非注入区 脊型波导 光学灾变性损伤 发散角 non-injection regions ridge waveguide catastrophic optical damage (COD) divergence angle
1 中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原 030051
2 中北大学 朔州校区，山西 朔州 036000
3 中北大学 电子测试技术国家重点实验室，太原 030051
针对高频电光调制器的应用需求，提出了一种基于绝缘体上硅微环谐振腔的PIN型电光调制器.利用散射矩阵法描述了微环谐振腔谐振特性机理，结合等离子体色散效应中载流子浓度对硅有效折射率变化的影响，系统分析了微环谐振腔电光调制器的理论模型.在此基础上，利用Rsoft仿真软件对脊型波导截面光场分布进行了仿真分析，得到了光场局域性能较优的脊型纳米波导微环谐振腔设计；结合Sentaurus TCAD仿真软件对不同掺杂浓度下的PIN型二极管性能进行了仿真计算，理论得出了Q值仅为5×103时频移量达58.74 GHz的微环谐振腔最优电光调制器结构，为电光调制器的深入研究提供了理论参考.
等离子体色散效应 微环谐振腔 电光调制器 脊型波导 PIN型二极管 Plasma dispersion effect Microring resonator Electrooptic modulator Rib waveguide PIN type diode
国网电力科学研究院 信息与通信研究所,南京 211106
对非对称的双面金属结构的放大区的色散损耗关系基于Drude模型和麦克斯韦方程进行数学推导,其后的PhotonDesign仿真证实了理论推导的正确性;并结合等效系数法首次将该推导过程应用于对基本脊型波导的色散及模的分析,为今后研究复杂脊型波导结构提供了理论依据。
太赫级 量子级联激光器 表面等离子波导 色散损耗 有效折射率 脊型波导 terahertz quantum cascade laser surface plasmon waveguide dispersion effective refractive index ridge waveguide
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，长春 130012
利用溶胶-凝胶技术自主合成了一种具有优良光学特性和高热稳定性的有机/无机复合芯层材料.这种功能材料的分子中含有有机柔性侧链，可形成环氧交联.与无机SiO2-TiO2体系相比，具有较高的热光系数（量级为10－4/K），以及更好的成膜性和可加工性.通过与实验室自行配制的P(MMA-GMA)包层材料相匹配，设计制备了基于这种有机/无机复合功能材料的倒脊型波导马赫-曾德尔型热光开关.器件的波导与热电极性能良好.插入损耗为10 dB，驱动功率15 mW，开关时间小于1 ms，消光比15 dB.
有机/无机复合功能材料 聚合物 倒脊型波导 热光开关 Organic-inorganic hybrid material Polymer Embedded waveguide Thermo-optic switch
