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Enhancing the Goos-Hänchen shift based on quasi-bound states in the continuum through material asymmetric dielectric compound gratings
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作者 江孝伟 方彬 占春连 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第3期393-400,共8页
Quasi-bound state in the continuum(QBIC)resonance is gradually attracting attention and being applied in Goos-Hänchen(GH)shift enhancement due to its high quality(Q)factor and superior optical confinement.Current... Quasi-bound state in the continuum(QBIC)resonance is gradually attracting attention and being applied in Goos-Hänchen(GH)shift enhancement due to its high quality(Q)factor and superior optical confinement.Currently,symmetry-protected QBIC resonance is often achieved by breaking the geometric symmetry,but few cases are achieved by breaking the material symmetry.This paper proposes a dielectric compound grating to achieve a high Q factor and high-reflection symmetry-protectede QBIC resonance based on material asymmetry.Theoretical calculations show that the symmetry-protected QBIC resonance achieved by material asymmetry can significantly increase the GH shift up to-980 times the resonance wavelength,and the maximum GH shift is located at the reflection peak with unity reflectance.This paper provides a theoretical basis for designing and fabricating high-performance GH shift tunable metasurfaces/dielectric gratings in the future. 展开更多
关键词 bound state in the continuum Goos-Hänchen shift dielectric compound grating material asymmetry
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基于黑磷的双频带超材料吸收体及其传感特性
2
作者 郑盛梅 江孝伟 +1 位作者 江达飞 王琳 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期846-853,共8页
为了实现红外波段的双频带完美吸收,采用将不同电子掺杂浓度的单层带状黑磷在同一平面内交错排列的方法,进行了理论分析和仿真模拟,得到了此器件在红外波段的吸收光谱和传感性能。结果表明,此吸收体可以在波长2μm~5μm的红外波段范围... 为了实现红外波段的双频带完美吸收,采用将不同电子掺杂浓度的单层带状黑磷在同一平面内交错排列的方法,进行了理论分析和仿真模拟,得到了此器件在红外波段的吸收光谱和传感性能。结果表明,此吸收体可以在波长2μm~5μm的红外波段范围内实现双频带的完美吸收(吸收率大于99.9%),此高吸收率是由于入射光波与器件满足了临界耦合条件而形成了共振加强;在共振波长处,光波被限制在黑磷附近;此超材料吸收体的双频带特性在其作为传感器使用时具有独特的优势,可以提高传感器的可靠性和准确性;吸收波峰的偏移量与覆盖在此器件上的未知物质的折射率基本呈线性关系,用此器件测得的未知物质的折射率与实际的折射率的误差在1%以内。该超材料吸收体结构简单,对制作工艺的尺寸精确度要求不高,在红外波段的多频带吸收和传感检测方面将会有广泛的应用。 展开更多
关键词 光谱学 黑磷 双频带 超材料 完美吸收 传感
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多横模垂直腔面发射激光器及其波长特性 被引量:6
3
作者 关宝璐 刘欣 +2 位作者 江孝伟 刘储 徐晨 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第16期249-256,共8页
基于氧化限制型内腔接触垂直腔面发射激光器(VCSEL)结构设计,研究了VCSEL的多横模分布及其模式波长分裂特性与氧化孔径尺寸、形状的关系.在实验基础上,通过建立有效折射率模型,并利用标量亥姆霍兹方程的迭代算法理论,分别对椭圆形氧化... 基于氧化限制型内腔接触垂直腔面发射激光器(VCSEL)结构设计,研究了VCSEL的多横模分布及其模式波长分裂特性与氧化孔径尺寸、形状的关系.在实验基础上,通过建立有效折射率模型,并利用标量亥姆霍兹方程的迭代算法理论,分别对椭圆形氧化孔径和圆形氧化孔径VCSEL的横向模式特性进行模拟研究,计算得到不同形状孔径的多横模光场分布情况,同时测量得到高阶横模多频输出光谱.研究发现,椭圆氧化孔形状不仅影响横模分布特性,还会导致每个模式的波长产生分裂,分裂值可达0.037 nm.同时,随着氧化孔径的增大,波长分裂影响会逐渐减小,直至趋近于圆形氧化孔径的分布特性.研究结果为进一步实现氧化限制型VCSEL的多横模锁定提供了有益参考和借鉴. 展开更多
关键词 垂直腔面发射激光器 氧化孔径 横模分布 波长分裂
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基于金属光栅实现石墨烯三通道光吸收增强 被引量:11
4
作者 江孝伟 武华 袁寿财 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第13期270-277,共8页
为了增强单层石墨烯在可见光和近红外波段的吸收效率并实现多通道光吸收.本文利用石墨烯-金属光栅-介质层-金属衬底混合结构在λ1=0.553μm、λ2=0.769μm、λ3=1.130μm三通道上提高了石墨烯吸收效率,石墨烯吸收效率最高可达41%.对3个... 为了增强单层石墨烯在可见光和近红外波段的吸收效率并实现多通道光吸收.本文利用石墨烯-金属光栅-介质层-金属衬底混合结构在λ1=0.553μm、λ2=0.769μm、λ3=1.130μm三通道上提高了石墨烯吸收效率,石墨烯吸收效率最高可达41%.对3个光吸收增强通道的磁场分布分析可得它们分别源于表面等离子体激元共振、法布里-帕罗干涉腔共振、磁激元共振.经过模拟分析可知,通过调节金属光栅宽度、介质层厚度可以调谐混合结构的共振峰波长和吸收效率,而石墨烯化学势仅能对共振峰λ3的吸收效率有影响.最后优化结构参数,在最优结构参数下混合结构在3个光吸收增强通道的光吸收效率可达0.97以上,这可以作为超材料吸收器. 展开更多
关键词 石墨烯 金属光栅 吸收效率 光吸收增强通道
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金属光栅提高蓝光LED提取效率的研究 被引量:3
5
作者 赵建伟 江孝伟 +2 位作者 方晓敏 赵燕娟 葛正阳 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期58-62,共5页
为了提高发光二极管(LED)的光提取效率,并比较不同光栅形状对LED光提取效率的影响,采用严格耦合波法优化了与矩形、等腰三角形、等腰梯形光栅分别集成的倒装LED,使它们出光面透射率达到最优,随后使用有限时域差分法模拟计算它们的光提... 为了提高发光二极管(LED)的光提取效率,并比较不同光栅形状对LED光提取效率的影响,采用严格耦合波法优化了与矩形、等腰三角形、等腰梯形光栅分别集成的倒装LED,使它们出光面透射率达到最优,随后使用有限时域差分法模拟计算它们的光提取效率。经过模拟计算和理论分析可得3种不同结构LED最优光栅参量(光栅占空比f、光栅周期p、光栅厚度h)和过渡层厚度d分别是:f=0.35,p=150nm,h=80nm,d=190nm;f=0.45,p=175nm,h=80nm,d=190nm; f=0.7,p=150nm,h=80nm,d=190nm。结果表明,3种最优的LED结构在波长0.4μm~0.5μm范围内,矩形光栅倒装LED和等腰三角形光栅倒装LED出光面透射率相同,等腰梯形光栅倒装LED出光面透射率最低;由于光透射率最低,导致等腰梯形光栅倒装LED光提取效率较低,最高仅为58.07%,但是由于等腰三角形光栅倒装LED特殊的光栅形状加上高的光透射率,其光提取效率可以达到77.75%。此研究可以为制备高光提取效率LED提供理论方法指导。 展开更多
关键词 光栅 光提取效率 严格耦合波法 有限时域差分法 发光二极管 透射率 倒装
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GaN基蓝光LED单偏振输出及高光提取效率的实现 被引量:5
6
作者 江达飞 江孝伟 张丽娜 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期184-188,共5页
为了提高倒装发光二极管(LED)光提取效率的同时实现单偏振光输出,建立了正装、倒装和集成金属亚波长光栅倒装LED 3种模型,采用RSOFT软件进行仿真对比及器件优化,并进行了理论分析和模拟验证。结果表明,倒装LED虽然可以提高光提取效率但... 为了提高倒装发光二极管(LED)光提取效率的同时实现单偏振光输出,建立了正装、倒装和集成金属亚波长光栅倒装LED 3种模型,采用RSOFT软件进行仿真对比及器件优化,并进行了理论分析和模拟验证。结果表明,倒装LED虽然可以提高光提取效率但对P-GaN层厚非常敏感,无法单偏振光输出;集成了金属亚波长光栅的倒装LED可以不受P-GaN层厚影响,实现单偏振光输出,但要输出稳定偏振光,受光栅参量和介质过渡层厚度影响非常显著;优化后的结构可以实现57.63%的光提取效率,偏振消光比达到25.8dB。该研究对制造高性能蓝光LED具有一定的指导作用。 展开更多
关键词 衍射与光栅 光提取效率 RSOFT软件 发光二极管 消光比 单偏振
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双波长窄带宽介质超材料吸收器 被引量:2
7
作者 方晓敏 江孝伟 武华 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1327-1340,共14页
为降低窄带宽超材料吸收器(Metamaterial Absorber,MA)制造成本的同时拓宽其应用领域,本文基于时域有限差分法利用介质材料设计出双波长窄带宽介质MA,其由Au衬底、SiO_2介质层和Si介质非对称光栅构成。经模拟计算发现,本文提出的双波长... 为降低窄带宽超材料吸收器(Metamaterial Absorber,MA)制造成本的同时拓宽其应用领域,本文基于时域有限差分法利用介质材料设计出双波长窄带宽介质MA,其由Au衬底、SiO_2介质层和Si介质非对称光栅构成。经模拟计算发现,本文提出的双波长窄带宽介质MA在λ_(1)=1.20852μm和λ_(2)=1.23821μm具有超高吸收效率,而且FWHM也分别只有0.735 nm和0.077 nm。MA在λ_(1)实现窄带宽吸收主要是因为光在SiO_(2)层形成了法布里-珀罗(Fabry-Pérot,FP)腔共振,而MA在λ_(2)实现窄带宽吸收主要是由于入射光在介质非对称光栅中形成了导模共振效应。经理论计算可知,通过改变MA的结构参数可对其吸收特性产生较为显著的影响。 展开更多
关键词 超材料吸收器 双波长 窄带宽 法布里-珀罗腔共振 导模共振
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导模共振光栅参量对共振波长和线宽的影响研究 被引量:2
8
作者 赵建伟 方晓敏 江孝伟 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期227-232,共6页
为了能够设计出具有反射功能的导模共振光栅,采用光栅的等效介质理论、平面波导理论以及严格耦合波法,进行了理论分析和实验验证,设计了在TE偏振下波长850nm处具有反射共振的导模共振光栅。利用严格耦合波法,计算并分析了光栅参量、入... 为了能够设计出具有反射功能的导模共振光栅,采用光栅的等效介质理论、平面波导理论以及严格耦合波法,进行了理论分析和实验验证,设计了在TE偏振下波长850nm处具有反射共振的导模共振光栅。利用严格耦合波法,计算并分析了光栅参量、入射角以及波导层厚度对共振波长和线宽的影响。结果表明,随着占空比的增大,共振波长会红移,而共振线宽会随着占空比的增大先增后减,占空比为0.5时线宽能达到最宽;共振波长会随着光栅周期和波导层厚度的增大而增大,但线宽几乎不变,当周期从490nm增加到520nm时,共振波长红移了将近50nm,而当波导层厚度从217nm增加到251nm时,共振波长红移了将近25nm;光栅厚度变化对共振波长和共振线宽影响很微弱,当入射角是垂直入射时仅有一个共振峰,但是当入射角不为0°时会出现两个共振峰,并且两个共振波长随着入射角度的变大一个会蓝移而另一个则红移。该研究为实际制备反射导模共振光栅提供了理论指导。 展开更多
关键词 光栅 共振 严格耦合波分析 波导层
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吸收波长和吸收效率可控的超材料吸收器 被引量:7
9
作者 江孝伟 武华 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期401-408,共8页
为了使超材料完美吸收器(metamaterial perfect absorber,MPA)能够同时实现吸收效率和吸收波长的控制,本文提出利用二氧化钒(VO2)和石墨烯作为MPA的材料,通过对MPA的结构设计,在红外波段实现了高吸收,吸收效率最高可达99%.研究发现通过... 为了使超材料完美吸收器(metamaterial perfect absorber,MPA)能够同时实现吸收效率和吸收波长的控制,本文提出利用二氧化钒(VO2)和石墨烯作为MPA的材料,通过对MPA的结构设计,在红外波段实现了高吸收,吸收效率最高可达99%.研究发现通过改变VO2的温度和石墨烯的化学势,可同时实现MPA吸收效率和吸收波长的控制,吸收效率调制深度和吸收波长调谐范围分别可达97.08%和3.2μm.通过对MPA在吸收波长处的磁场分布分析可以得出,MPA能够产生高吸收是由于其形成了法布里-帕罗(Fabry-Pérot,FP)干涉腔共振,研究发现MPA的结构参数对FP腔的共振波长具有显著的影响. 展开更多
关键词 超材料 吸收器 二氧化钒 石墨烯
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基于亚波长光栅的VCSEL偏振控制研究 被引量:6
10
作者 江孝伟 关宝璐 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期729-734,共6页
为了确定亚波长光栅在微电机械系统(MEMS)波长可调谐VCSEL不同位置(上DBR上表面、上DBR下表面以及内腔)中实现TE和TM偏振控制的光栅参数范围以及光栅在哪个位置时实现偏振控制最稳定,通过MATLAB建立MEMS波长可调VCSEL的模型,然后计算光... 为了确定亚波长光栅在微电机械系统(MEMS)波长可调谐VCSEL不同位置(上DBR上表面、上DBR下表面以及内腔)中实现TE和TM偏振控制的光栅参数范围以及光栅在哪个位置时实现偏振控制最稳定,通过MATLAB建立MEMS波长可调VCSEL的模型,然后计算光栅在3种位置时上反射镜(包括空气隙和光栅)随光栅参数变化的反射率,以此来确定它们实现TE/TM稳定偏振的光栅参数范围(即高反射范围内的参数)。将各自的高反射所对应反射率减去相同光栅参数范围内TM/TE低反射对应的反射率,通过反射率差值确定光栅在哪种位置时MEMS波长可调谐VCSEL实现偏振是最稳定的。最后得出的结论是光栅在上DBR下表面几乎无法控制TM偏振,而将光栅放置于内腔中,无论是在TE偏振控制上还是TM偏振上都是最稳定的。在实现TE偏振稳定的参数范围内,TE的阈值增益比TM最小少10 cm^(-1);而在实现TM偏振稳定时,在TE偏振稳定的参数范围内,TE的阈值增益比TM最小少5 cm^(-1)。 展开更多
关键词 MEMS波长可调谐VCSEL 偏振稳定 亚波长光栅 MATLAB建模
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一维增透亚波长光栅的研究 被引量:7
11
作者 江孝伟 武华 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期177-181,共5页
将具有高透射性的亚波长光栅置于微机械波长可调谐垂直腔面发射激光器(VCSEL)的内腔当中可以提高波长的调谐范围,为了使波长调谐范围达到最优则必须优化高透射性的亚波长光栅使其透射率达到最大。利用严格耦合波法分析了亚波长光栅的占... 将具有高透射性的亚波长光栅置于微机械波长可调谐垂直腔面发射激光器(VCSEL)的内腔当中可以提高波长的调谐范围,为了使波长调谐范围达到最优则必须优化高透射性的亚波长光栅使其透射率达到最大。利用严格耦合波法分析了亚波长光栅的占空比、周期、厚度和入射角对其透射率的影响并找出最优的光栅参数。通过计算分析可得,对于TE和TM偏振存在最佳的占空比使其透射率达到99.5%。在文中条件下,它们对应的占空比分别为0.23和0.80。而光栅厚度对于TE和TM偏振透射率的影响是周期性的,在一个周期内存在一个最佳值使其透射率达到最高。在文中条件下,TE偏振的厚度周期是150 nm,TM偏振的厚度周期是300 nm。当光栅参数不变时,无论是TE还是TM偏振光,它们的透射率只有在垂直入射光栅时(入射角为0°)才能达到最大。而通过等效介质原理可以得出,周期对透射率没有影响。最后计算了透射率在光栅厚度和占空比同时变化时的变化趋势,并从中得出最优的光栅参数。 展开更多
关键词 亚波长光栅 透射率 可调谐VCSEL
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基于导模共振滤波器的波长可调谐垂直腔面发射激光器的研究 被引量:4
12
作者 江孝伟 关宝璐 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期128-134,共7页
基于光栅层控制光波传播耦合波方程,设计了能够实现共振波长可调谐的亚波长光栅导模共振滤波器.通过调谐空气层的厚度,滤波器可以实现波长75nm的调谐,线宽均小于或等于1nm.将共振波长可调谐滤波器与中心波长为1.55μm的垂直腔面发射激光... 基于光栅层控制光波传播耦合波方程,设计了能够实现共振波长可调谐的亚波长光栅导模共振滤波器.通过调谐空气层的厚度,滤波器可以实现波长75nm的调谐,线宽均小于或等于1nm.将共振波长可调谐滤波器与中心波长为1.55μm的垂直腔面发射激光器(VCSEL)集成,形成了激射波长可调谐VCSEL.研究发现激射波长调谐范围与共振波长可调谐滤波器相同,而且在相同空气层厚度下,激射波长可调谐VCSEL的激射波长和共振波长可调谐滤波器的共振波长相同.该VCSEL不仅可以选择激射波长还可对输出横向模式进行选择. 展开更多
关键词 光栅 导模共振 滤波器 可调谐 垂直腔面发射激光器
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利用ITO微纳结构提高石墨烯紫外LED光提取效率
13
作者 江达飞 江孝伟 方晓敏 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期186-190,共5页
为了改善因为铟锡氧化物(ITO)薄层对紫外光具有高吸收率,从而导致石墨烯紫外LED低光提取效率(LEE)问题,采用ITO微纳结构(矩形和三角形)作为石墨烯紫外LED缓冲层的方法,利用时域有限差分法,对ITO微纳结构进行优化,并对石墨烯紫外LED进行... 为了改善因为铟锡氧化物(ITO)薄层对紫外光具有高吸收率,从而导致石墨烯紫外LED低光提取效率(LEE)问题,采用ITO微纳结构(矩形和三角形)作为石墨烯紫外LED缓冲层的方法,利用时域有限差分法,对ITO微纳结构进行优化,并对石墨烯紫外LED进行了理论分析。结果表明,当矩形微纳结构厚度为160nm、占空比为0.7、周期为220nm时,在单层石墨烯下紫外LED的LEE可达10.668%;利用矩形微结构作为插入层相比于利用ITO薄层作为插入层的单层石墨烯紫外LED提高了45.06%;而当三角微纳结构在最优参量时,石墨烯紫外LED的LEE仅有6.64%,明显低于ITO薄层石墨紫外LED。该研究可为后续制备高光功率的紫外LED提供理论基础。 展开更多
关键词 光电子学 发光二极管 石墨烯 光提取效率 微纳结构 铟锡氧化物
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基于二氧化钒的吸收带宽可调谐超材料吸收器
14
作者 江孝伟 王胜 武华 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期327-337,共11页
提出了一种由二氧化钒(VO;)和金属Au构成的吸收带宽可调谐的超材料完美吸收器(MPA)。模拟发现,该MPA的吸收波长覆盖了可见光和近红外光。改变VO;温度,MPA的吸收带宽可实现0.378μm的调谐。分析MPA在吸收波长处的磁场分布发现MPA激发了... 提出了一种由二氧化钒(VO;)和金属Au构成的吸收带宽可调谐的超材料完美吸收器(MPA)。模拟发现,该MPA的吸收波长覆盖了可见光和近红外光。改变VO;温度,MPA的吸收带宽可实现0.378μm的调谐。分析MPA在吸收波长处的磁场分布发现MPA激发了表面等离子激元共振,实现在可见光和近红外光完美吸收。本文提出的MPA可应用于智能设备和热发射器等当中。 展开更多
关键词 超材料 吸收器 可调谐带宽 二氧化钒 表面等离子激元
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利用金属光栅提高LED发光效率的研究
15
作者 江孝伟 朱震 郑盛梅 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期368-373,共6页
为了提高发光二极管(LED)的发光效率,在LED出光面放置金属光栅,采用时域有限差分法进行了理论分析和模拟计算。结果表明,对光栅优化后,金属光栅对波长460nm的透射率接近1,可提高LED的光提取效率;在此波长下,可同时激发局域表面等离激元... 为了提高发光二极管(LED)的发光效率,在LED出光面放置金属光栅,采用时域有限差分法进行了理论分析和模拟计算。结果表明,对光栅优化后,金属光栅对波长460nm的透射率接近1,可提高LED的光提取效率;在此波长下,可同时激发局域表面等离激元和表面等离极化激元,有助于提高LED内量子效率;且具有金属光栅结构的LED的发光效率是仅在出光面放置一层Ag薄层的LED的30倍。该研究为未来制备高发光效率的LED提供了理论指导。 展开更多
关键词 光学器件 发光二极管 金属光栅 发光效率 内量子效率 光提取效率
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1维高反射等腰三角形亚波长光栅的研究
16
作者 何胜军 江达飞 +1 位作者 江孝伟 王真富 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期349-352,共4页
为了能够更深入地理解等腰三角形亚波长光栅,采用严格耦合波法对其进行了理论分析和研究,得到了等腰三角形亚波长光栅数值模拟结果。分析了光栅周期、光入射角对等腰三角形亚波长光栅特性的影响,并从内在磁场分布角度解释了等腰三角形... 为了能够更深入地理解等腰三角形亚波长光栅,采用严格耦合波法对其进行了理论分析和研究,得到了等腰三角形亚波长光栅数值模拟结果。分析了光栅周期、光入射角对等腰三角形亚波长光栅特性的影响,并从内在磁场分布角度解释了等腰三角形亚波长光栅所表现出的高反射特性。结果表明,不同光栅厚度的等腰三角形亚波长光栅会表现出不同的特性,当光栅厚度在0.54μm^0.57μm之间,等腰三角形亚波长光栅具有宽反射的反射带宽,而当光栅厚度在0.58μm^0.66μm之间,又会表现出导模共振特性。该研究能够为将来制备高性能等腰三角形亚波长光栅提供理论指导。 展开更多
关键词 光栅 等腰三角形 严格耦合波法 高反射 导模共振
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波长可调谐垂直腔面发射激光器
17
作者 王超素 郑逸 江孝伟 《科技视界》 2019年第26期30-31,共2页
实现VCSEL波长可调谐是现今VCSEL研究领域的热点之一,本文提出利用内腔亚波长光栅提高了VCSEL的波长调谐范围。经过模拟计算当光栅周期当栅周期为Λ=200nm,占空比(光栅条宽/光栅周期)η=0.55,厚度h=100nm时,VCSEL波长调谐范围可以达到最... 实现VCSEL波长可调谐是现今VCSEL研究领域的热点之一,本文提出利用内腔亚波长光栅提高了VCSEL的波长调谐范围。经过模拟计算当光栅周期当栅周期为Λ=200nm,占空比(光栅条宽/光栅周期)η=0.55,厚度h=100nm时,VCSEL波长调谐范围可以达到最优,相比于无内腔亚波长光栅VCSEL的波长调谐范围有了显著提高。这可以为以后实际的器件制备提供理论依据。 展开更多
关键词 VCSEL 波长调谐范围 亚波长光栅
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利用高对比度光栅实现光束大角度偏转
18
作者 王超素 江孝伟 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期485-491,共7页
为了分析高折射率对比度光栅(HCG)参量和入射波长对光束偏转角的影响,采用严格耦合波法设计了透射光束可偏转非周期三角HCG,并通过时域有限差分法证明了所设计的非周期三角HCG可实现30.3°的透射光束偏转。结果表明,当低折射率介质... 为了分析高折射率对比度光栅(HCG)参量和入射波长对光束偏转角的影响,采用严格耦合波法设计了透射光束可偏转非周期三角HCG,并通过时域有限差分法证明了所设计的非周期三角HCG可实现30.3°的透射光束偏转。结果表明,当低折射率介质材料折射率从1增加到1.4时,透射光束偏转角可实现11°的调谐;当入射波长从波长1.5μm增加到1.6μm时,该非周期三角HCG可实现3.527°的透射光束偏转角调谐。这一研究结果可对将来制备高性能光束偏转光栅提供理论指导。 展开更多
关键词 光栅 光束偏转 透射光 非周期
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内腔亚波长光栅MEMS VCSELs的波长调谐范围 被引量:8
19
作者 田锟 邹永刚 +4 位作者 江孝伟 海一娜 刘储 关宝璐 马晓辉 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期68-75,共8页
微机电系统(MEMS)垂直腔面发射激光器(VCSELs)是一种特殊光源,具有低功耗、高调制速率、宽波长调谐范围、易耦合等优点,被广泛应用于激光通信领域。为提升激光器工作性能,如扩大波长调谐范围、提高偏振对比度等,需要优化内腔亚波长光栅... 微机电系统(MEMS)垂直腔面发射激光器(VCSELs)是一种特殊光源,具有低功耗、高调制速率、宽波长调谐范围、易耦合等优点,被广泛应用于激光通信领域。为提升激光器工作性能,如扩大波长调谐范围、提高偏振对比度等,需要优化内腔亚波长光栅结构参数来改善腔内光场分布以及偏振输出模式。基于等效介质理论(EMT),并结合薄膜理论设计了针对调谐范围中心波长为850nm、GaAs材料的亚波长光栅的较优周期、占空比、脊高的取值。分析了横电(TE)、横磁(TM)光,占空比与脊高对光栅透射率的影响。另外,通过系统模拟,对比了未刻蚀光栅、光栅未优化及光栅优化后的激光器波长调谐范围,结果表明:针对特定波长调谐范围及光栅材料,通过优化光栅参数可实现光栅对TE或TM光的增透,增强半导体腔和空气隙之间光场的耦合,进而扩大激光器的波长调谐范围。 展开更多
关键词 激光器 可调谐半导体激光器 亚波长光栅 等效介质理论 透射率 波长调谐范围
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高光提取效率倒装发光二极管的设计与优化 被引量:10
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作者 江孝伟 赵建伟 武华 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2018年第9期390-395,共6页
为了提高倒装发光二极管(LED)的光提取效率,提出在蓝宝石衬底出光面上制备一层SiO2介质光栅,形成表面光栅倒装LED结构。利用RSOFT软件的CAD模块建立表面光栅倒装LED模型,随后使用RSOFT软件的LED模块模拟并优化该表面光栅倒装LED。通过... 为了提高倒装发光二极管(LED)的光提取效率,提出在蓝宝石衬底出光面上制备一层SiO2介质光栅,形成表面光栅倒装LED结构。利用RSOFT软件的CAD模块建立表面光栅倒装LED模型,随后使用RSOFT软件的LED模块模拟并优化该表面光栅倒装LED。通过模拟优化和理论分析可得,当p-GaN层厚度hp=220nm,n-GaN层厚度hn=100nm,蓝宝石衬底厚度hs=130nm,光栅周期p=260nm,光栅厚度hg=20nm,光栅占空比f=0.02时,表面光栅倒装LED的光提取效率可以达到49.12%,相比于普通最优倒装LED的光提取效率(30.56%)提高了63%。本研究可为后续设计高光提取效率的LED提供参考,同时亦可为制备器件提供理论指导。 展开更多
关键词 光学器件 发光二极管 光提取效率 倒装 光栅
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