摘要：近年来,基于薄膜铌酸锂(TFLN)平台的高性能电光调制器以其小体积、低能量损耗等特点受到广泛关注。本文提出了一种新的具有垂直电极结构的Y波导铌酸锂薄膜电光调制器。研究了调制器的半波电压与缓冲层厚度之间的关系,优化了Y波导的设计参数,最后设计得到插入损耗<5 dB,半波电压<1.5 V的高性能调制器。本文不仅为基于TFLN平台的小型化波导的设计和实现提供了思路,而且为制造高性能和多功能的电光调制器提供了实验依据。

摘要：腔面光学薄膜是光纤光栅外腔激光器(ECL)的关键结构,平面波方法(PWM)被广泛应用于腔面光学薄膜的设计,然而该设计在ECL中的实际应用效果往往并不理想。本文在使用PWM方法时通过时域有限差分法分析其中的原因,并考虑腔面尺寸和结构影响。仿真结果显示,PWM设计存在反射率差和反射曲线偏移等问题,实际的反射特性显著偏离设计值。因此本文重点优化了薄膜设计,并采用磁控溅射工艺镀膜。测量结果显示,优化后增透膜的反射率降低了30%,高反膜反射率增至96%以上,所制备的ECL的光纤输出功率超过650 mW。本文研究结果为ECL和其他半导体光电子器件的腔面光学薄膜研制提供了参考。

摘要：高功率下光束质量恶化问题制约着锥形激光器的发展,基于腔面光学薄膜,研究了腔面反射对光束质量的影响。建立了不包含抗反射结构的物理模型,采用锥形激光器的电光模型进行仿真,分析了不同腔面反射率下器件的光场分布。结果表明,在传统锥形激光器中,存在强烈的光泵、光束成丝、自聚焦和空间烧孔效应,来自腔面的剩余反射引发了上述非线性效应,最终影响光束质量。前腔面反射在此过程中起着关键作用,后腔面同样对光束质量有较大影响。通过优化腔面反射率,提出了两种优化路径,部分设计的光束质量因子小于2,实现了高光束质量。研究结果为锥形激光器的设计提供了参考。

摘要：单片集成式主振荡功率放大器(MOPA)具有体积小、功率大、光束质量高等优势,通过集成布拉格光栅,还能够实现窄线宽和动态单模,在倍频、泵浦、光通信和传感等领域具有重要应用价值,是近年来半导体光电子器件的研究热点。本文梳理了单片集成式MOPA的主流结构,包括锥形、脊型、布拉格光栅型和三段式MOPA,以各自的工作原理和性能特征为出发点,介绍其主要的研究方向,并结合它们各自面临的问题介绍最新的发展趋势。针对单片集成式MOPA中普遍存在的高功率下光束质量退化的问题,梳理了近年在外延层结构、腔面光学薄膜和电极设置等方面的优化设计,重点总结了单片集成式MOPA在提高光束质量及高功率、容线宽及高亮度方面的重要进展。围绕不同领域的应用需求,整理了具备高功率、窄线宽、高光束质量和高亮度等性能特征的单片集成式MOPA的研究进展,最后展望了单片集成式MOPA的发展趋势。

摘要：封装是光电子器件的关键技术之一。同时,器件的封装还影响器件的性能。文章提出了一种基于波长滞后的方法来评估激光器在298 K至10 K环境温度范围内的热阻。通过计算降温和升温过程中波长滞后的程度来表征热阻大小。该方法解决了低温环境中无法评估激光器散热性能的问题。这对低温光互连具有重要意义,也为低温环境中激光器的封装设计提供了参考。

摘要：纹波系数是超辐射发光二极管(SLD)的关键指标,增透薄膜被用于降低纹波系数。基于平面波方法的增透膜设计得到广泛应用,然而倾斜腔面SLD中增透膜的性能普遍不佳,使用时域有限差分方法进行分析,发现存在反射曲线偏离和反射率高等问题。优化了增透膜设计,优化后1°~10°腔面倾角内的反射率降低,降幅最高达82%,其中双层增透膜反射率低于0.05%。采用反应磁控溅射工艺镀膜,并验证了优化设计效果。经过增透膜优化,光谱纹波得到有效抑制,SLD管芯纹波系数和调制系数分别仅为0.019 dB和2.30×10^(-3),降幅超过50%,在100 mA的驱动电流下仍保持10 mW的光功率。所研制的增透膜能够有效减小腔面反射率,利用该增透膜制备了低纹波SLD。研究结果为SLD及其他半导体光电子器件的光学薄膜研制提供了参考。

摘要：推导了布拉格光栅三维耦合系数公式,构建了一种新型的波导型布拉格光栅三维数值模型,并基于此设计制备出一种基于SiO2平面波导结构的低耦合系数、窄线宽、高阶布拉格光栅。从理论设计和试验验证两方面系统分析了布拉格光栅刻蚀深度及占空比对光栅耦合系数和线宽的影响,并最终设计制备出了中心波长为1554.053 nm,反射率为-8.5 dB,峰值半高宽为89 pm的SiO2波导结构布拉格光栅器件。本文设计制备的低耦合系数高阶布拉格光栅器件工艺简单,成本低,在滤波器、传感器及外腔窄线宽激光器领域中有广阔的应用前景。

摘要：硅锗异质结双极晶体管(SiGeHBT)一般以重掺硼(B)的应变SiGe层作为基区.精确表征SiGe材料能带结构对SiGeHBT的设计具有重要的意义.在应变SiGe材料中,B的重掺杂一方面会因为重掺杂效应使带隙收缩,另一方面,B的引入还会部分补偿Ge引起的应变,从而改变应变引起的带隙变化.在重掺B的应变SiGe能带结构研究中,采用半经验方法,考虑了B的应变补偿作用对能带的影响,对Jain-Roulston模型进行修正,并分析了重掺杂引起的带隙收缩在导带和价带的分布.

摘要：相比于传统的All-pass型微环谐振腔硅基电光调制器,Add-drop型微环谐振腔可提供更多的设计自由度,使调制器在不改变杂质掺杂浓度的情况下就能在调制带宽和消光比性能上获得均衡考虑.本文设计了基于Add-drop型微环谐振腔的高速、且在低调制电压下实现大消光比的硅基电光调制器,所用微环谐振腔的半径仅仅为20μm.重点分析了直波导与微环谐振腔的耦合对调制器性能的影响,发现较小的Drop端耦合系数有利于消光比的提高,但是不能同时达到最佳的调制带宽,因此设计上存在一个带宽和消光比性能上的折中考虑.根据优化设计的结果进行了实际器件的制作和测试.静态光谱测试表明,在3 V反向偏置电压的作用下,调制器的消光比最大可达12 dB.动态电光响应测试中,在仅仅1.2 V的信号幅值电压下测得了8 Gbps数据传输速率的清晰眼图.

摘要：将遗传算法应用于三角晶格光子晶体的禁带设计过程.考虑到可制备性,算法以第五能级下最大绝对禁带为优化目标,采用粗粒度像素表示原胞结构.通过引入傅里叶变换数据备份机制以提高禁带计算速度和算法效率,从而快速搜索到了具有较大绝对禁带的“介质空气柱”散射体形状的三角晶格光子晶体,其最大绝对禁带的相对宽度值(绝对禁带宽度和中心高度的比值)为23.8%.