硅纳米线的消光截面在特定波段可以达到其几何截面的数百倍, 这意味着其可以将数百倍于其几何截面范围内的光收集起来。 因此, 硅纳米线被广泛应用于太阳电池、 传感器和光催化等光电子领域。 硅纳米线主要有圆柱形(C-SiNW)和锥形(T-SiNW)两种形貌。 其中, T-SiNW在更宽的波段范围具有大的消光系数, 因而具有更好的广谱光收集能力。 然而, 当光从顶端入射时T-SiNW的吸收系数的数值却很小, 严重限制了其实际应用。 因此亟需研究入射角度对T-SiNW光谱行为的影响。 此外, 光的偏振也将影响T-SiNW的光谱行为。 基于离散偶极近似方法, 详细研究了入射角度和偏振对T-SiNW的消光谱、 吸收光谱和散射性质的影响。 建立了长度1 μm、 上底直径20 nm、 下底直径120 nm的T-SiNW模型; 入射角度在0~180°范围内以30°间隔递增; 偏振包括平行于入射面和垂直于入射面两种情况。 首先, 研究了入射角度和偏振影响T-SiNW的消光、 吸收谱和吸收/消光比的规律; 并借助近场分析探讨了T-SiNW光谱行为的机制。 然后, 分析了入射角度和偏振对T-SiNW散射光角度分布的影响。 结果表明, 倒置T-SiNW的消光谱与正置情况完全相同, 但其吸收谱数值却大的多: 在0.3~0.55 μm波段范围内的平均吸收/消光比超过70%。 水平放置的T-SiNW消光谱数值最大、 吸收谱数值最小, 因此具有最强的光收集能力和最小的光吸收占比; 同时, 还可以将垂直入射光在近似水平的方向上散射出去。 与对垂直偏振光相比, T-SiNW对平行偏振光的吸收系数更大, 但吸收/消光占比更小。
锥形硅纳米线 光谱行为 入射角度 偏振 Tapered silicon nanowire Spectral behavior Angle of incident light Polarization 光谱学与光谱分析
2020, 40(11): 3394
1 宁波大学 信息科学与工程学院, 浙江 宁波 315211
2 Atech System, 6110W. Highway 290, Austin, TX 78735, USA
针对行波光电探测器阵列仅提高了光电探测器的输出功率而输出带宽未得到改善的特点, 提出了一种由光电二极管组构成的高性能行波光电探测器阵列新结构.即把两个光电二极管级联后再将两个级联支路并联, 然后在光电二极管组上串联电容构成单个阵列单元, 再按照阵列式结构将这些阵列单元用电感连接起来构成新型行波光电探测器阵列.对比分析了行波光电探测器阵列新旧结构的功率合成、频率响应和回波损耗特性.在应用同等数量二极管的条件下, 新型行波光电探测器阵列输出功率减少了一半, 但工作带宽提高了一倍.此外, 回波损耗随着阵列中应用二极管数目的增加相对于原阵列而言改善得更加明显.研究结果表明, 本文提出的行波光电探测器阵列新结构能够在增加输出功率的同时提高工作带宽, 更好地满足未来光载无线通信对光电探测器高功率宽带宽的需求.
电子电路 光载无线通信 行波探测器阵列 功率合成器件 光纤 光电二极管 频率响应 微带线 Electronic circuit Radio-over-fiber Traveling-wave photodiode arrays Power combiner Fiber Photodiodes Frequency response Microstrip lines
1 宁波大学 信息科学与工程学院,浙江 宁波 315211
2 Atech Systems,6110 W. Highway 290,Austin,TX 78735,USA
针对行波探测器阵列只合成多个光电二极管的输出功率而不能提高工作带宽的问题,提出了一种多元T型电路结构的阵列探测器.通过在各个光电二极管支路串联电容降低等效电容,减小结电容对探测器截止频率的影响,再用电感连接各个光电二极管支路构成T型滤波器电路结构,在合成多个光电二极管输出功率的同时增加了工作带宽.仿真结果表明,在光电二极管支路串联与光电二极管结电容相等大小的电容时,四元T型阵列探测器相比四元行波探测器阵列输出功率减少了一半,但工作带宽提高了一倍,而相比于传统探测器则在输出功率和工作带宽上都提高了一倍,此外八元T型阵列探测器与四元行波探测器阵列输出功率相同,工作带宽提高了一倍.
光电探测器 功率合成 行波探测器阵列 T型电路结构 工作带宽 Photodetector Power combining Traveling-wave detector arrays Type T circuit structure Bandwidth 光子学报
2015, 44(11): 1123003
1 华北电力大学, 北京 102206
2 云南省产品质量监督检验研究院, 云南 昆明 650000
3 北京有色金属研究总院, 北京 100088
综述了近年来各种硅微纳结构的特征和制备技术, 介绍了其在新型太阳电池中的应用现状与前景.首先, 阐述了硅微纳结构在传统p-n结、新型径向p-n结以及异质结太阳电池结构设计中的研究进展；其次, 从光吸收增强、表面修饰及钝化的角度, 分析了硅微纳结构太阳电池的增效措施；最后, 提出了柔性硅微纳结构太阳电池开发的新思路.
硅微纳结构 太阳电池 增效 柔性 silicon micro-nano structures solar cells efficiency improvement flexibility
1 宁波大学 信息科学与工程学院, 浙江 宁波 315211
2 Intelligent Epitaxy Technology, 1250 E Collins Blvd, Richardson, TX 75081, USA
3 Atech Systems, 6110 W. Highway 290, Austin, TX 78735, USA
针对未来光载无线通信所需的高功率、大带宽的光电探测器, 提出了一种行波光电二极管级联阵列功率合成电路.先将行波光电二极管级联, 再按照阵列式结构将多组级联的光电二极管组合起来, 实现射频功率合成, 以获得高功率、大带宽的射频信号.采用EDA工具, 对该光电转换射频功率合成电路进行仿真模拟.仿真结果表明, 该功率合成电路可以有效地将各光电二极管的射频输出信号进行功率合成, 功率合成后的信号带宽显著增加, 仿真结果与理论分析完全一致.此外, 电路分析表明, 增加该功率合成电路中的高阻微带线的特性阻抗可以有效提高其输出射频信号的带宽.
行波 级联阵列 功率合成 光电二极管 光电转换 Travelling wave CTWDA Power combining photodiode Optical-to-electrical conversion
