Yixuan Zhu 1,2Shenqiang Zhai 1,2,3Kun Li 1,2Kai Guo 1,2[ ... ]Junqi Liu 1,2,*
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Semiconductor Materials Science, Beijing Key Laboratory of Low Dimensional Semiconductor Materials and Devices, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 e-mail: zsqlzsmbj@semi.ac.cn
In this paper, a patch-antenna-array enhanced quantum cascade detector with freely switchable operating modes among mid-wave, long-wave, and dual-color was proposed and discussed. The dual-color absorption occurs in a single active region through an optimized coupled miniband diagonal-transition subbands arrangement, and a successful separation of the operation regimes was realized by two nested antenna arrays with different patch sizes up to room temperature. At 77 K, the 5.7-μm channel achieved a peak responsivity of 34.6 mA/W and exhibited a detectivity of 2.0×1010 Jones, while the 10.0-μm channel achieved a peak responsivity of 87.5 mA/W, giving a detectivity of 5.0×1010 Jones. Under a polarization modulation of the incident light, the minimum cross talk of the mid-wave and the long-wave operating modes was 1:22.5 and 1:7.6, respectively. This demonstration opens a new prospect for multicolor infrared imaging chip integration technology.
Photonics Research
2024, 12(2): 253
Yongqiang Sun 1,2,3Guangzhou Cui 1,2,3Kai Guo 1,2Jinchuan Zhang 1,2,*[ ... ]Shenqiang Zhai 1,2,**
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Semiconductor Materials Science, Institute of Semiconductors, Beijing100083, China
2 Beijing Key Laboratory of Low Dimensional Semiconductor Materials and Devices, Beijing100083, China
3 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Sharing the advantages of high optical power, high efficiency and design flexibility in a compact size, quantum cascade lasers (QCLs) are excellent mid-to-far infrared laser sources for gas sensing, infrared spectroscopic, medical diagnosis, and defense applications. Metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) is an important technology for growing high quality semiconductor materials, and has achieved great success in the semiconductor industry due to its advantages of high efficiency, short maintenance cycles, and high stability and repeatability. The utilization of MOCVD for the growth of QCL materials holds a significant meaning for promoting the large batch production and industrial application of QCL devices. This review summarizes the recent progress of QCLs grown by MOCVD. Material quality and the structure design together determine the device performance. Research progress on the performance improvement of MOCVD-grown QCLs based on the optimization of material quality and active region structure are mainly reviewed.
quantum cascade lasers continuous wave high optical power metal organic chemical vapor deposition broad gain 
Journal of Semiconductors
2023, 44(12): 121901
作者单位
摘要
1 山西大学 物理电子工程学院,山西 太原 030000
2 中国科学院半导体研究所 半导体照明研发中心,北京 100083
3 山西中科潞安紫外光电科技有限公司,山西 长治 046000
紫外光通信在激光雷达、战术通信、航空航天内部安全通讯和片上集成通信等领域有着重要应用前景。传统的紫外光通信LED光源的调制带宽窄、输出光功率低和制造工艺复杂等缺点限制了它在长距离、高速率通信和片上集成通信领域的广泛应用。实验表明,增加单个器件发光面积可提升光输出功率,但增加的器件电容对带宽提升是不利的,因此紫外光通信LED未来的重要研究方向是提升并优化带宽的同时增加器件的光功率密度。UVC Micro?LED器件有着光提取效率高、时间常数小、载流子寿命短、调制速率快及工作电流密度高等出色性能,因此在通讯领域受到科研界和工业界的广泛青睐。本文总结了紫外LED、特别是UVC Micro?LED的相关研究进展,并重点介绍了它们在光通信及其片上集成互联方面的应用。研究发现,对UVC Micro?LED及其阵列制备与性能提升加强研究,是未来提升自由空间和片上互联紫外通信系统性能的最佳解决方案之一。
紫外光通信 微尺寸发光二极管 调制速率 片内集成光通信 光提取效率 ultraviolet optical wireless communication Micro-LEDs modulated rate on-chip integrated optical communication light extraction efficiency 
发光学报
2023, 44(10): 1849
作者单位
摘要
中国电子科技集团公司光电研究院,天津 300308
点面复合红外诱饵是国内外飞机平台使用的先进红外干扰装备之一,具备较好的对抗红外制导导弹的能力。为获得点面复合红外诱饵空中动态散布特性,为其使用提供理论基础,提升点面复合红外诱饵使用效能,对点面复合红外诱饵的点源诱饵和面源诱饵进行动力学和运动学分析,联立方程组并进行求解,获得了点源诱饵空中运动轨迹和面源诱饵在空中的散布情况,然后改变飞机平台速度进行仿真,获得了点源诱饵和面源诱饵的相对运动趋势和平台速度影响规律。基于点面复合红外诱饵空中动态散布特性仿真,开展使用研究,阐述了点面复合红外诱饵的干扰特性和干扰机理,干扰特性主要包括辐射强度值、辐射强度变化率和辐射面积,分析了点面复合红外诱饵在红外制导导弹导引头视场的形成特点,并基于此开展干扰机理研究,分析了点面复合红外诱饵在红外制导导弹的成像阶段和非成像阶段的干扰机理,能够为诱饵使用策略的制定提供参考和借鉴,提升飞机平台战场生存能力。
点面复合 动态散布 干扰机理 使用研究 point-surface composite dynamic dispersion jamming mechanism application research 
红外与激光工程
2023, 52(4): 20220476
王雪 1,*刘乃鑫 1,2王兵 1,2郭亚楠 1,2[ ... ]李晋闽 1,2
作者单位
摘要
1 山西中科潞安紫外光电科技有限公司,山西 长治 046000
2 中国科学院半导体研究所 半导体照明技术研究开发中心,北京 100083
在p?AlGaN表面沉积Ni/Au/Ni/Au透明电极体系,通过传输线模型测试,研究了退火温度对Ni/Au/Ni/Au与p?AlGaN材料接触特性的影响。结果表明,AlGaN基深紫外LED采用Ni/Au/Ni/Au金属体系,在600 ℃空气氛围下退火3 min形成p型半导体材料NiO。进一步优化Ni/Au/Ni/Au体系金属厚度,当Ni/Au/Ni/Au各层厚度由20/20/20/20 nm减薄至2/2/5/5 nm,并在600 ℃空气氛围退火3 min,其与p?AlGaN材料的接触电阻率从3.23×10-1 Ω·cm2降到2.58×10-4 Ω·cm2。采用上述优化的Ni/Au/Ni/Au体系制备的深紫外LED器件,器件光电特性得到了改善。在150 mA驱动下工作电压低至5.8 V;通过提升电极透过率,光输出功率提升18.9%。
UV-LED AlGaN NiAu 欧姆接触 UV-LED AlGaN, NiAu Ohmic contact 
发光学报
2023, 44(5): 898
作者单位
摘要
中国电子科技集团公司光电研究院, 天津
介绍了飞机目标红外辐射源及其分类情况。基于工程计算需求, 归纳了飞机蒙皮、尾喷口及尾焰的红外辐射物理模型。系统研究了国内外关于飞机目标光谱辐射特性的研究现状, 并对飞机目标在不同波段、不同探测角度下的光谱辐射特性进行总结。结合红外制导导弹的制导体制, 开展了点源红外诱饵(包括: 单点源、多点源和光谱型点源红外诱饵)和面源红外诱饵作战应用的匹配性研究。上述研究成果有助于制定合理有效的干扰策略, 提升载机的战时生存能力。
飞机目标 辐射特性 红外诱饵 作战应用 aircraft target radiation characteristics infrared decoy operational application 
光电技术应用
2023, 38(1): 52
作者单位
摘要
1 内蒙古科技大学材料与冶金学院(稀土学院),内蒙古 包头 0140101
2 内蒙古自治区新金属材料重点实验室,内蒙古 包头 014010
3 白云鄂博共伴生矿资源高效综合利用省部共建协同创新中心,内蒙古 包头 014010
通过试验观察和数值模拟研究了关键工艺参数(激光功率、扫描速度和激光能量密度)对选区激光熔化316L不锈钢样缺陷的影响,结果表明,孔隙是造成致密度降低的最主要原因。不同类型孔隙的产生与工艺参数特别是激光能量密度密切相关。激光能量输入不足(E<52.778 J/mm3),特别是熔池宽度不够是造成未熔合孔隙的关键原因。激光能量输入过高(E≥93.056 J/mm3)时,熔池温度过高和尺寸过深,是导致匙孔形成的重要因素。而气孔很难完全消除,但合理控制避免过高激光能量输入有利于降低气孔尺寸。通过合理调整工艺参数,致密度可以达到99.62%。
激光技术 选区激光熔化 工艺参数 致密度 孔隙 
激光与光电子学进展
2023, 60(5): 0514007
作者单位
摘要
湖北大学 物理与电子科学学院,湖北 武汉 430061
微透镜阵列在光束匀化、波前测量、集成成像等领域有广泛应用。设计了一种基于光学胶膜(Optically Clear Adhesive, OCA)的液体可变焦微透镜阵列。采用矩形排列的硅微孔阵列控制单个透镜的孔径和排布,并以OCA光学胶膜和去离子水作为微透镜阵列的塑形材料。通过调整微流体腔内液体注入的体积实现对透镜焦距从1.46~10.44 mm的调整。依据聚焦与成像实验证实了微透镜阵列具有良好的均匀性。最后,将该微透镜阵列应用于激光光束匀化整形,通过一对微透镜阵列实现了光束匀化整形。进一步通过固定一对微透镜阵列的间距实现匀化光斑尺寸在7.2~8.4 mm内可调,为匀化光斑尺寸可调提供了新思路。
微流控光学 液体变焦微透镜阵列 仿真 匀化整形 microfluidic optics liquid tunable-focus microlens array simulation homogenization 
红外与激光工程
2022, 51(7): 20210958
孙永强 1,2费腾 1,2黎昆 1,2郭凯 1[ ... ]王占国 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院半导体研究所半导体材料科学重点实验室,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
基于金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术实现了室温连续(CW)输出功率达到瓦级的中波红外量子级联激光器(QCL)。通过MOCVD生长条件优化,实现了高界面质量双声子共振结构材料生长,制备出室温CW功率最高为1.21 W的4.6 μm QCL。具体研究了基于生长的30和40级有源区材料所制备器件的性能,探究了不同级数对器件性能的影响。相比于30级有源区器件,40级有源区器件单位面积等效输出功率没有明显提升,但器件性能随温度的升高迅速下降,这归因于更加显著的热积累效应和外延材料变厚导致的质量恶化。因此,在通过增加有源区级数提升器件功率时,需要充分考虑有源级数、热积累和材料生长质量等因素之间的平衡。MOCVD是半导体材料产业界普遍采用的技术,本研究工作对于提升QCL材料制备效率、推进QCL技术产业化应用具有重要意义。
激光器 中红外 量子级联激光器 金属有机物化学气相沉积 高功率 连续输出 
光学学报
2022, 42(22): 2214002
作者单位
摘要
合肥工业大学计算机与信息学院, 安徽 合肥 230601
人们借助等离激元结构, 可以在亚波长范围内获得、操控局域放大的光场。它与非线性光学结合, 衍生出非线性等离激元。等离激元二次谐波因其卓越特性, 近年在理论和应用方面均有较大突破。基于流体动力学模型介绍了等离激元结构二次谐波理论, 总结了其发展与应用的报道, 包括等离激元共振增强二次谐波效率、基于磁场洛伦兹力的二次谐波效应、对二次谐波辐射方向和频率的调控, 以及等离激元二次谐波在结构检测、传感、成像等领域的应用。最后, 对等离激元二次谐波研究领域可能的发展方向进行了展望。
非线性光学 等离激元 二次谐波 超材料 超表面 nonlinear optics plasmonics second-harmonic generation metamaterials metasurface 
光学与光电技术
2022, 20(4): 19

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