全面综述了先进金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的1/f噪声研究进展。界面态、器件结构、材料缺陷、量子效应等诸多因素均会影响1/f噪声。随着工艺尺寸的持续缩小和高k介质材料的应用,以及热载流子效应、辐照损伤等因素的影响,MOSFET的1/f噪声起源问题一直是学术界具有较大分歧和争议的课题。只有澄清了1/f噪声的真正物理起源,才能有效通过工艺加以改善,支撑设计应用。

为了降低相邻线偏振(LP)模式耦合导致的串扰,提出了一种沟槽和纳米孔辅助的双包层弱耦合少模光纤。首先,利用有限元方法分析了光纤参数对相邻LP模式间最小有效折射率差(Δn_eff)的影响。然后,对光纤进行优化,使光纤支持14个LP模式并满足弱耦合条件。最后,分析了光纤的弯曲损耗、有效模场面积、差分模式群时延。仿真结果表明,在纤芯中心位置添加半径为253 nm的纳米孔,可使C+L波段上所有LP模式间的最小Δn_eff大于6×10 ^-4;添加的沟槽辅助结构能使弯曲损耗从10 ^-3 dB/m降低到10 ^-5 dB/m,具有较好的抗弯曲性能。该光纤具有良好的传输性能,在短距离大容量模分复用系统中具有较大的应用潜力。

利用有限元法研究了弱耦合偏芯少模光纤高阶模式的模场特性、隐失场特性及弯曲损耗。分析了光纤参数对相邻模式之间最小有效折射率差的影响,并对偏芯光纤进行优化,使其支持10个线偏振模式且满足弱耦合条件;此外,研究了波长为1550 nm条件下,10个线偏振模式的功率分布和弯曲损耗。研究结果表明,在整个C波段,相邻模式之间最小有效折射率差均大于10 -4;且该光纤在高阶模态下表现出更强的隐失场强度、更高的传感灵敏度和更大的弯曲损耗,同时可以区分特定的弯曲方向。这些研究结果对于提高传感器灵敏度有潜在的应用价值。

Ⅲ-Ⅴ化合物半导体材料体系带隙涵盖范围广、载流子迁移率高, 非常适宜用来制备发光二极管、激光器、高电子迁移率晶体管等光电子器件。在异质衬底上进行Ⅲ-Ⅴ化合物的共价外延时, 只有外延层与衬底层间的晶格失配度较小时才能获得高质量外延层, 而范德华外延已被证实可以有效放宽外延层与衬底层间晶格失配与热失配要求, 有利于外延层的应力释放与质量提高, 同时也易于外延层从衬底上剥离转移, 为制备Ⅲ-Ⅴ化合物基新型光电子器件提供了便利。本文对二维(2D)材料、Ⅲ-Ⅴ化合物在石墨烯上的范德华外延过程以及使用范德华外延制备的Ⅲ-N基光电子器件的各项研究进行了讨论分析, 并对其前景进行了展望。

设计一种基于腔内全光纤模式复用器/解复用器(MUX/DEMUX)的少模环形光纤激光器,实现了LP01模、LP11模、LP21模及混合模式可切换的激光输出。实验结果表明,利用低串扰的全光纤模式MUX/DEMUX结合4×1光开关,激光器可在三个最低阶的线偏振(LP)模式及其混合模式之间进行切换,LP01模、LP11模、LP21模的泵浦阈值分别为40、60、80 mW,斜率效率分别为1.2%、0.82%、0.56%。对设计的少模环形光纤激光器结构进行数值模拟和参数优化,极大地改善了波长偏移问题,实现了小于0.032 nm的3 dB线宽。

为了实现高重复频率和高功率的光脉冲，实验采用Er3+/Yb3+共掺双包层光纤作为增益介质，稳定的中心波长为976 nm的高功率半导体激光器作为泵浦源，利用非线性偏振旋转锁模技术，得到稳定的自起振锁模光脉冲。当泵浦功率为2.4 W时，激光器输出重复频率为8.829 MHz的连续锁模光脉冲，平均输出功率为52.5 mW，自起振锁模泵浦阈值功率为0.6 W，并观测到了稳定的高阶谐波锁模、调Q和调Q-锁模光脉冲输出。

报道了Er³⁺/Yb³⁺共掺双包层光纤作为增益介质的全光纤环形腔激光器。用性能稳定,中心波长为976 nm的高功率半导体激光器作为抽运光源,利用光纤的非线性偏振旋转效应产生可饱和吸收体的锁模机制,通过调整抽运功率和偏振控制器的状态,实现了被动调Q,调Q锁模和连续锁模的运转状态,其中调Q重复频率7.583-32.86 kHz,连续锁模重复频率为8.843 MHz。实验还观察到各种运转状态的光谱都为带状光谱,对这种现象进行了简单的分析。

对Er3+/Yb3+共掺光纤环行腔激光器进行了实验研究。用性能稳定的976 nm激光二极管(LD)作为抽运源, 利用非线性偏振旋转效应作为可饱和吸收体, 通过调整偏振控制器的角度和改变抽运功率的大小, 在实验中获得了连续基波锁模、调Q锁模、调Q、高阶谐波锁模的激光输出。其中连续基波锁模重复频率15.90 MHz, 中心波长为1.5583 nm, 谱线宽度为7.4 nm。调Q锁模的调Q重复频率为147.06 kHz,锁模重复频率为15.90 MHz, 谱线宽度为4.84 nm。被动调Q的重复频率为147.06 kHz, 谱线宽度为1.8 nm。二阶谐波锁模重复频率为31.80 MHz, 三阶谐波锁模重复频率为47.70 MHz。与单独的掺Er3+光纤作为增益介质相比, 本实验用Er3+/Yb3+共掺光纤作为增益介质得到了更好的锁模输出效果。