基于二维金属亚波长孔阵列结构的MEMS红外辐射源特性研究

以MEMS红外气敏传感器为应用目标,采用MEMS技术设计和制作一种二维金属亚波长孔阵列结构红外辐射源。探讨了不同厚度SU-8膜对金属/电介质/金属(M/D/M)二维金属亚波长孔阵列结构在中远红外波段透射特性的影响。设计并制作了Au/SU-8/Au的M/D/M结构,测试采用傅里叶变换红外光谱仪器。同时对M/D/M结构不同电介质层情况下的中远红外波段透射特性进行了模拟。实验结果表明,SU-8厚度在小于1μm时,透射强度远大于厚度1μm以上的结构,且有透射强度最大值出现(SU-8厚度为360nm),同时,随着SU-8厚度的增加,透射谱峰值呈现规律性红移。

二维金属亚波长孔阵列的强透射特性研究进展

光通过二维金属亚波长孔(孔的直径不超过入射光波长的一半)阵列(TDMSHA)时,由于入射光与金属表面自由电子的电荷密度波发生共振耦合作用,会在特定的波长内表现出窄带透射增强。TDMSHA对光具有的透射增强与滤波特性在纳米光学、光电子、化学传感和生物物理上都有着十分重要的潜在应用。文中回顾了该特性的研究历史,详细地阐述了其发生的物理机理,对近十年来该特性在机理、材料、结构等方面的研究进展作了总结,对其前沿研究热点和应用前景分别进行了分析与展望。

飞秒激光直写太赫兹波段二维金属亚波长孔阵列

利用中心波长为775 nm、重复频率为1 kHz、脉宽为130 fs的飞秒激光脉冲对厚度为200μm的铜片进行微加工,制作了适用于太赫兹（THz）波段（0.1－4 THz）的二维金属亚波长孔阵列。实验中,分别固定激光能量和加工时间,研究烧蚀孔直径随激光功率及加工时间的变化规律,发现激光偏振态是引起烧蚀缺口的主要原因。利用数值模拟软件（CST）计算出适用于THz波段的金属孔阵列结构参数,根据以上实验结果选择合适的激光参数制作了孔阵列。

二维阵列狭缝阿达玛光谱仪波长准确度研究

二维阵列狭缝模板是阿达玛编码模板的一种新的设计思想,分析了模板上同列狭缝的加工误差对仪器波长准确度的不利影响,在此基础上,给出了减少同列狭缝高度、垂直光谱维方向上位置不一致性误差对仪器波长准确度影响的方法,以及同列狭缝在光谱维方向上位置不一致导致解码所得谱线产生的光谱偏移量的粗略估计方法,并建立模型进行仿真,计算了当模板上某列狭缝存在宽度、光谱维方向上位置不一致性误差时,解码所得其他各列狭缝谱线分布上测量误差的大小,根据仿真结果可以初步确定模板的加工精度。通过该研究有助于合理设计MEMS(微机电系统)二维阵列狭缝模板,获得对系统误差的有效补偿,提高仪器的波长准确度。

表面等离子体近场光刻制作二维纳米阵列

重点介绍了采用表面等离子体增强效应的近场光刻制作亚微米结构的二维点阵图形的技术。在研究亚波长纳米孔阵列超透射现象基本原理的基础上,应用有限差分时域(FDTD)算法数值模拟了周期性孔阵列的电场强度分布,讨论了纳米孔阵列所激发的表面等离子体激元提高近场光刻分辨率的微观机制。以金膜上的亚波长纳米孔阵列作为掩模版进行了接触式曝光实验,实际制作出了光刻胶的亚波长二维点阵图形,点阵图形的直径约为300nm,周期约为700nm。这种新型的微纳加工技术具有应用简单、成本低等特点,在大规模二维纳米点阵的制作方面有一定的应用潜力。

量子点红外探测器及焦平面阵列的研究进展

量子点红外探测器(QDIP)理论上具有对垂直入射光敏感、暗电流小、载流子寿命长、工作温度和响应率高等优势。目前,研究主要集中在普通量子点红外探测器、阱中点红外探测器(DWELL-QDIP)、隧穿量子点红外探测器(T-QDIP)、Si/Ge量子点红外探测器、二维小孔阵列红外探测器(2DHA-QDIP),国外报道了640×512量子点红外焦平面阵列的热成像,但现有的QDIP还未充分显现出其潜在优势。阐述了正在研究的几种QDIP和未来技术发展的趋势。

基于二维分布阵列波导光栅的光波分复用器/解复用器

基于二维分布衍射光栅与平面波导概念,提出了基于二维分布阵列波导光栅的光波分复用器/解复用器。光波分复用器/解复用器利用二维衍射光栅的波长变化下光波的衍射路径由两个方向的色散值矢量合成决定这一特性,同时适当地控制其自由谱范围特性的设计,使其具有二维光波分分布特性,从而可以在输入和/或输出端设计二维输入/输出通道,大大增加波分复用与解复用的通道数的设计能力。对器件的特性与应用进行了讨论。

大容量可共享光编解码器的设计与性能分析

提出了一种二维时间/波长、大容量、可共享的光码分多址(OCDMA)解编码器,以很少的硬件实现多用户的应用。编解码器利用阵列波导光栅实现多用户的同时共享,通过可编程的结构对OCDMA的编程,实现对其他用户的再分配。该OCDMA系统利用二维时间/波长Reed-Solomon码,降低了硬件的数量。运用VPI软件模拟该系统,得到了眼图和BER结果,验证了系统的性能。

微微秒集成光学逻辑及互连

一、引言激光的发明促进了光计算技术的发展,特别是半导体二极管激光器的出现,使人们试图用它来实现光学逻辑门。60年代初期,用半导体激光二极管制备的低速运转的逻辑门是成功的.但要想使器件达到微微秒速率,需要惊人的功耗,器件只运转几毫秒便焚毁了.持续到60年代末期。

基于超快激光的聚四氟乙烯二维光子晶体制备工艺研究

聚四氟乙烯由于具备低介电常数、对0.7~2.5 THz的光传输损耗低等特性,在光子晶体基底材料领域具有广阔的应用前景和巨大的潜在价值。采用飞秒激光器对聚四氟乙烯薄板进行制备二维光子晶体的工艺研究,其中激光器脉宽为388 fs,重复频率为100 kHz。通过对激光烧蚀试验结果拟合,得到聚四氟乙烯薄板在1040 nm波长下的单脉冲损伤阈值为840 mJ/cm^(2)。此外,分析了不同激光参数对二维光子晶体制备工艺结果的影响,发现激光在多脉冲叩击法路径下获得的单层微孔加工质量最好。进一步研究了激光加工功率、扫描速度和扫描次数对圆柱形周期性结构的影响规律,结果表明,在激光加工功率为9 W、扫描速度为100 mm/s、扫描次数为9时能获得结构均匀的微孔阵列。本试验对采用超快激光加工制备聚四氟乙烯二维光子晶体有一定的参考价值。

等离子体MEMS红外光源研究进展

利用金属/电介质光子晶体(MDPC)对黑体热辐射光谱有增强透射和滤波的剪裁特性,制成能够发射出高性能、可调谐窄带相干光的等离子体微机电系统(MEMS)红外光源。其工作波长可选择性、工艺简单、成本低和MEMS化等优点使其在生物、医学和军事等领域得到广泛的应用。对该器件的结构与材料选择、工作机理、工艺流程及性能表征和研究进展进行了详细的综述,对其在微型非色散红外(NDIR)气体传感系统中的应用前景进行了展望。