1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 信息功能材料国家重点实验室，上海 200050
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心，北京 100049
3 上海微技术工业研究院，上海 201800
作为中红外波段中最接近O波段和C波段的波段，2 μm波段区域逐渐引起人们的广泛关注。主要对2 μm波段的马赫-增德尔型调制器进行优化设计和仿真，根据2 μm波长下光模场分布的特点，选用具有340 nm厚度顶层硅的SOI衬底，结合实际工艺中240 nm硅刻蚀深度，得到宽度为600 nm以及平板层厚度为100 nm的最优脊波导结构。通过优化掺杂浓度和掺杂区位置获得综合性能最优的调制器器件，在4 V反向偏压下器件光损耗为5.17 dB/cm，调制效率为2.86 V·cm，静态消光比为23.8 dB，3dB EO带宽为27.1 GHz。同时，与220 nm厚度顶层硅器件相比较，器件的综合性能更为优越。研究内容为后续器件实际制作提供了依据，也为后续2 μm波段光收发集成模块所需调制器设计提供了新的方向。
硅基光电子学 中红外波段 调制器 silicon photonics mid-infrared band modulators 红外与激光工程
2022, 51(3): 20220092
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所，硅基材料与集成器件实验室，上海 200050
2 中国科学院大学，北京 100049
3 西安理工大学 电子工程系，西安 710048
4 上海微技术工业研究院，上海 201800
由于金属固有的欧姆损耗，表面等离子体波导通常具有较大的传输损耗。基于此，提出了一种全介质反槽波导结构，该波导可以同时实现亚波长模式局域性和理论上无损耗的传输，归一化模式面积可以达到3.4×10-2。另外，为了实现该小尺寸反槽波导与输入/输出光纤的高效耦合，提出了一种高效的耦合方案，耦合效率可以达到92.7%，在y和z方向上1 dB损耗的耦合偏差均约为2 μm。
光子集成电路 纳米光子学 波导 photonic integrated circuits nanophotonics waveguide
1 南方科技大学能源转换与存储技术教育部重点实验室, 广东 深圳 518055
2 南方科技大学电子与电气工程系广东省普通高校先进量子点显示与照明重点实验室,粤港澳光热电能材料与器件联合实验室,深圳市先进量子点显示与照明重点实验室, 广东 深圳 518055
3 香港科技大学先进显示与光电子技术国家重点实验室, 香港 999077
4 上海微系统与信息技术研究所, 上海 200050
5 上海微技术工业研究院, 上海 201800
提出并设计了一种基于无机硒化镉(CdSe)量子点(QD)材料作为增益介质的垂直腔面发射激光器(VCSEL)。该方案结合量子点发光二极管(QLEDs)与分布式反馈布拉格反射镜(DBR)形成电注入量子点垂直腔面发射激光器,并在其垂直衬底方向上结合了电流注入结构及光学微腔结构。通过数值模拟的方法,进行了DBR反射镜参数设计、器件腔长调整等,得到了优化的器件结构。时域有限差分法模拟结果表明,设计的两种腔长器件均可实现单纵模激射,微腔品质因子超过250000。本研究工作提出了一种实现量子点激光二极管的新方案,并通过理论模拟进行验证,展示了此方案的可行性;同时,本工作也为下一步的实验研究提供了理论分析模型及参数指导。
激光器 量子点 垂直腔面发射激光器 硒化镉 时域有限差分法 中国激光
2021, 48(19): 1901005
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室, 上海 200050
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
微环谐振器是实现硅基光电子片上集成的重要器件。为此,从微环谐振器的原理出发,主要描述了中红外领域高品质因子微环谐振器的研究意义与发展历程,分析了不同材料体系微环谐振器在工艺和实际应用上的优缺点;介绍了基于Vernier效应的级联微环谐振器在中红外波段的传感和滤波领域的理论研究;并回顾了中红外克尔光学频率梳的产生原理和发展历程,在理论上证明了锗条形波导微环可以在泵浦功率低至80 mW的情况下实现带宽接近一个倍频程的宽谱光频梳,并对研究进展进行了总结和展望。
激光与光电子学进展
2020, 57(23): 230004
1 陕西师范大学物理系, 西安 710062
2 西安理工大学理学院, 西安 710048
报道了利用多孔硅独特的表面特性, 吸附染料分子后, 使得染料的荧光得到很大的增强, 并观察到了这种吸附过程中彼此间的能量转移过程。 对染料的荧光增强机理及实验结果进行了讨论。
多孔硅 吸附染料分子 荧光增强效应 能量转移
