1 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室，上海 200083
2 中国科学院大学，北京 100049
3 上海科技大学 物质科学与技术学院，上海 201210
4 上海量子科学研究中心，上海 201315
5 复旦大学 应用表面物理国家重点实验室和物理学系，上海 200438
InP基InGaAs/InP雪崩光电二极管（APD）对近红外光具有高敏感度，使其成为微弱信号和单光子探测的理想光电器件。然而随着先进器件结构越来越复杂，厚度尺寸从量子点到几微米不等，性能越来越受材料中晶格缺陷的影响和工艺条件的制约。采用固态源分子束外延（MBE）技术分别在As和P气氛保护下对InP衬底进行脱氧处理并外延生长晶格匹配的In0.53Ga0.47As薄膜和APD结构材料。实验结果表明，As脱氧在MBE材料质量方面比P脱氧具有明显的优势，可获得陡直明锐的异质结界面，降低载流子浓度，提高霍尔迁移率，延长少子寿命，并抑制器件中点缺陷或杂质缺陷引起的暗电流。因此，As脱氧可以有效提高MBE材料的质量，这项工作优化了InP衬底InGaAs/InP外延生长参数和器件制造条件。
分子束外延 P/As切换 异质界面扩散 铟镓砷/磷化铟雪崩光电二极管 molecular beam epitaxy P/As exchange heterointerface diffusion InGaAs/InP APD
1 上海理工大学 材料科学与工程学院，上海 200093
2 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室，上海 200083
3 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
通过在3～300 K的低温变温拉曼光谱的测量，对不同Sb组分的GaAsSb/InP异质结中的由Sb组分引起的声子非谐效应进行了拉曼散射的研究。实验发现，随着温度的降低，长光学声子峰位向高波数移动，当温度低于100 K时，变化趋于平缓。分别利用三声子模型和四声子模型计算模拟了光学声子和温度的依赖关系，并和实验结果对比发现，与三声子模型相比，四声子模型与实验数据符合更好，表明温度依赖的拉曼散射峰位的变化必须考虑四次声子非谐振动。相对于晶格失配的样品S1（Sb=37.9%）和S3（Sb=56.2%），获得的声子非谐度在晶格匹配的样品S2（Sb=47.7%）中是最小的，同时通过对声子线宽的研究表明S2中声子寿命是最长的。结合低温光致发光的实验结果，证实了GaAsSb合金晶格振动的声子非谐效应和声子寿命不仅受合金无序散射的影响，同时受到和衬底晶格失配引入的线缺陷和缺陷的声子散射影响。
GaAsSb/InP异质结 非谐效应 声子寿命 四声子模型 GaAsSb/InP heterojunction anharmonic effect phonon lifetime the four-phonon model
1 北京大学 1. 信息科学技术学院 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室
2 2. 纳光电子前沿科学中心, 北京 100871
3 3. 长三角光电科学研究院, 江苏 南通 226010
微波滤波器是无线通信、电子雷达等射频系统中的关键组件之一。硅基微波光子滤波器具有集成化、带宽大、可调谐性强、抗电磁干扰等显著优势, 近年来得到了广泛的关注与研究。文章从微波光子滤波器的工作原理出发, 分别综述了非相干型与相干型两类硅基微波光子滤波器的最新研究进展, 并分析了当前面临的问题与挑战。最后, 对硅基微波光子滤波器的发展现状进行总结, 并对下一步的研究方向进行了展望。
硅基光电子学 集成 微波光子 滤波器 silicon photonic integrated microwave photonic filter
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, School of Electronics Engineering and Computer Science, Peking University, Beijing 100871, China
2 Frontiers Science Center for Nano-optoelectronics, Peking University, Beijing 100871, China
3 State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
We demonstrate a package-level passive equalization technology in which the wire-bonding-induced resonance effect is used to compensate for the limited gain strength within the Nyquist frequency. The corresponding gain strength under various inductance and capacitance combinations could be quantitatively determined using a numerical simulation. With the increase in the Nyquist frequency, the capacitance shows a greater effect on the gain strength than the inductance. Therefore, the parasitic capacitance should be decreased to realize the desired gain strength at a higher Nyquist frequency. With this equalization technology, gain strength of 5.8 dB is obtained at 22 GHz, which can compensate for the limited bandwidth for the 112 Gbps pulse amplitude modulation (PAM4) signal. The experimental results show that 112 Gbps/ PAM4 transmission based on a directly modulated laser (DML) module can be realized with a bit error rate of 1 × 10 3 at a received optical power of 3 dBm.
060.2310 Fiber optics 060.4510 Optical communications Chinese Optics Letters
2019, 17(12): 120604
1 上海理工大学材料科学与工程学院,上海 200093
2 中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室,上海 200083
针对 InAs纳米线表面氧化造成的发光效率低的问题,采用十八硫醇和硫化铵钝化了由化学气相沉积设备生长的闪锌矿结构的 InAs纳米线。对硫化物钝化前后的 InAs纳米线进行温度依赖的光致发光光谱测试。实验结果表明,十八硫醇和硫化铵钝化的 InAs纳米线在 25 K温度下的发光效率与未钝化的 InAs纳米线相比分别提高了 ~6倍和 ~7倍,此外,可以在室温下探测到硫化铵钝化的 InAs纳米线的光致发光,这为未来基于 InAs纳米线的中红外纳米光子器件提供了可能性。
砷化铟纳米线 硫化物 表面态 光致发光 InAs nanowires sulfide surface states photoluminescence
1 中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室， 上海 200083
2 中国科学院大学， 北京 100049
3 上海理工大学，上海 200093
超材料吸收器的高吸收率源于表面金属颗粒与介质层之间产生的局域等离激元共振以及由金属颗粒-介质层-金属反射层构成的微腔所导致的共振吸收。其吸收特性与金属颗粒的尺寸、形貌和介质层的材料和厚度密切相关。设计优化了一个在近红外波段1.2 m处具有近完美吸收的超材料吸收器。以该设计为蓝图，利用纳米压印技术制备了一系列具有不同介质层厚度的器件，并利用红外反射谱定量研究了这些器件的吸收特性。实验结果证实，用纳米压印技术制备的超材料器件具有工艺可靠性好、加工精度高等优点。实验测得的吸收率变化趋势与理论预期相符，吸收率较高。
超材料吸收器 纳米压印 metamaterial absorber local surface plasmon resonance LSPR nanoimprint lithography
北京大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，北京 100871
针对一种新型的硅基发光材料—铒镱/钇硅酸盐化合物开展了一系列基础研究。研究了铒硅酸盐，铒镱硅酸盐、铒钇硅酸盐高铒化合物材料的结构、光学和电学特性，通过优化铒镱/钇硅酸盐化合物材料的成分和结构，获得2个数量级的光致发光增强；制备出基于铒镱/钇硅酸盐薄膜材料的光波导放大器，观察到5 dB/cm以上的光放大；研制出金属-绝缘体-半导体结构电致发光器件，获得了铒镱/钇硅酸盐化合物的电致发光，并在理论上证明这种材料可以获得电泵浦激光的可能性。
铒硅酸盐化合物 硅基光电子学 光致发光 电致发光 Er silicate compound Si-based optoelectronics photoluminescence electroluminescence
1 北京大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 北京 100871
2 大连民族学院理学院光电子技术研究所, 辽宁 大连 116600
针对稀土Er掺杂Si光源中Er离子掺杂浓度低的问题，采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法在Si(100)和SiO2/Si(100)基片上旋涂法制备Er2O3光学薄膜，Er离子浓度与以前掺杂方法相比提高了2个数量级.900 ℃热处理获得单一立方结构的Er2O3薄膜材料.光致发光(PL)特性研究表明在654 nm波长的激光泵浦下，Er2O3薄膜材料获得了1.535 μm的发光峰，并具有较小的温度猝灭1/5.在SiO2/Si(100)基体上制备的Er2O3薄膜材料的光致发光强度比Si(100)基体上制备的薄膜提高2-3倍.研究结果表明具有强光致发光特性的Er2O3薄膜是一种有前景的硅基光源和放大器材料.
发光学 光学薄膜 溶胶-凝胶法 氧化铒 Luminescence Optical films Sol-gel method Er2O3
1 大连民族学院 理学院,辽宁 大连 116600
2 杜伊斯堡埃森大学 物理学院,德国 杜伊斯堡 47057
3 大连民族学院 生命科学学院,辽宁 大连 116600
4 北京大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,北京 100871
采用溶胶凝胶法制备摩尔分数为x(Er3+)=0.1% Er3+,x(Li+)=0-2% Li+共掺杂TiO2粉末。800 ℃烧结Li+共掺杂促进掺Er3+:TiO2由锐钛矿向金红石相转变,900 ℃和1000 ℃烧结Er3+-Li+:TiO2均为单一金红石相。976 nm激光激发下Er3+-Li+:TiO2均获得中心波长为526 nm和550 nm的绿色和663 nm的红色上转换发光,绿色和红色上转换发光均为双光子吸收过程。随着Li+共掺杂浓度逐渐增大,800 ℃烧结Er3+-Li+:TiO2上转换发光强度逐渐减小,900 ℃烧结发光强度先增加后减小,1000 ℃烧结发光强度显著增强。不同烧结温度下Li+共掺杂对Er3+所处晶体场对称性的改变导致上转换发光强度随Li+共掺杂浓度增加出现不同的变化规律。结果表明,Li+共掺杂可有效提高Er3+:TiO2上转换发光强度。
光学材料 Li+共掺杂 溶胶凝胶法 上转换发光 晶体场对称性
北京大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,北京 100871
综合微电子学及微纳光学的优势,硅基微纳光电子学正在快速走向实用阶段。与微电子制造技术兼容的微纳光子器件,包括调制器、探测器、分束器以及耦合器等均取得了重要的突破。但硅基微纳光源的研究则仍处在探索阶段。外部光源在多大程度上能代替片上光源？片上光源的最佳选择是什么？介绍、分析了目前硅基微纳光源的研究现状及进展,并对片上光源的研究趋势进行展望。
微纳光电子学 集成光学 硅基光源 激光与光电子学进展
2009, 46(10): 28
