光子晶体微腔半导体激光器的研究进展

概述了光子晶体微腔半导体激光器的研究进展 ,从物理机理、数值模拟、以及工艺实现方法等方面作了详细的叙述 ,并对其在光子集成中的应用前景进行了展望。

光子晶体调制半导体激光器侧模

为了实现半导体激光器的单侧模稳定工作,提出了一种在激光器的脊条两侧引入光子晶体结构滤除半导体激光器高阶侧模的方法。通过调整激光器上表面的刻蚀深度、光子晶体区域的条宽和间隔来改变激光器内部的模场分布,同时结合选择性的载流子注入来增强基模的激射优势,进而减少侧模的数量。实验上制作了主脊条宽度为6μm,光子晶体周期5μm,波长1 550 nm的半导体激光器。测试结果表明:在连续工作的情况下,电流300 mA的时候,高阶侧模受到抑制,水平发散角变为10.2°,证实了光子晶体结构调制激光器侧模的可行性。

基于光电池探测器的可见光通信系统无线供能技术研究

采用硅光电池阵列作为接收机探测器,在Matlab/Simulink环境中建立了可见光通信(VLC)系统模型,对硅光电池阵列的U-I特性和输出功率特性进行了仿真研究,同时研究了结电容和光照度对硅光电池响应带宽的影响。研究结果表明硅光电池结电容越小,响应带宽越大,硅光电池结电容为2pF时,响应带宽最大可为10MHz,满足无线通信和无线供能复用的可见光通信系统应用要求。

Al_xGa_(1-x)As/GaAs多层异质材料中Al_xGa(1-x)As层氧化特性的实验研究

本文报道了AlxGa1-xAs／GaAs多层异质外延材料中高Al组份的AlxGa1-xAs层在400～500℃与水汽（携带气体为N2）发生化学反应的氧化特性．其氧化反应是沿着AlxGa1-xAs层从其刻蚀出的台面边界开始横向进行的．AlxGa1-xAs层的氧化速度与AlxGa1-xAs中x值、层厚、水汽通量、氧化温度等4个因素有关；根据不同温度下AlAS层氧化反应速度常数，计算出了一定厚度AlAs层与水汽发生化学反应的活化能．

半导体物理效应与光电子高技术产业

阐述了能带理论和晶格动力学的创建对半导体科学技术发展的历史意义 ,重点介绍了若干关键性半导体物理效应的内涵及其对光电子器件与技术发展所作出的源头性贡献 ,描绘了以半导体激光器为代表的现代光电子高科技产业的发展现状与趋势 ,指出了光电子高科技持续发展的主要方向 .

用于光网络通信的Si基光子集成器件的研究

报导了可用于光网络系统终端OADM和OXC的Si基长波长量子阱窄带响应光电接收器 ,MOEMS和F_PTO宽频域光学滤波器 ,M_Z型TO光开关和MMI多路分束器以及可变光强衰减器 .用应变层SiGe/SiMQW研制的RCE光电接收器响应谱半宽FWHM <6nm ,外量子效率 η >4 .2 % ;采用表面微机械加工的桥式光学滤波器 ,当外加电压 0→ 50V ,连续可调谐范围达 90nm ;采用全平面工艺研制的F_P腔TO滤波器 ,当外加电流 0→ 57mA时 ,连续可调谐范围达 2 3nm ,FWHM <0 .5nm .在SOISi基片上研制的M_ZTO波导光开关 ,开关时间 <30 μs,功耗～ 10 0mW .开关消光比_13dB和_10dB ,1× 4MMI多路分束器输出光场的不均衡性 <0 .36dB ,总插入损耗 6 .9dB .用背向对接的MMI构成的M_Z干涉仪实现了光强的可变调最大衰减量 2 6dB ,响应时间 10 0 μs,插入损耗 4 .8～ 7dB .

与标准集成电路工艺兼容的硅基光学器件研究

着重介绍了与标准集成电路工艺兼容的硅基光学器件的最新研究进展,包括硅基光发射器、硅基光波导和调制器件、硅基光电探测器和接收机以及硅基光电子集成回路的工作原理、制作工艺和集成技术.与标准集成电路工艺兼容的硅基光电子集成回路能有效地解决电互连芯片内部串扰、带宽和能耗等问题,并能够充分利用现有成熟的集成电路工艺,实现大规模生产,具有广阔的实用前景.

硅基光波导及光波导开关的研究进展

ＳｉＯ２ 光波导、重掺杂光波导、ＳＯＩ光波导、合金光波导及聚合物光波导等低损耗硅基光波导的研究已取得了很大的进展，随着这些波导的硅基光开关不断研制出来，各种光开关结构也不断提出来了。为了解决硅的线性电光系数为零的问题，采用了多种方法，以获得强的线性电光效应，实现高速光开关。文章回顾了近十年来硅基光波导及光开关的研究进展。

微流控芯片技术在循环肿瘤细胞分离中的研究进展

循环肿瘤细胞(circulating tumor cells,CTCs)是指从原发肿瘤或转移灶脱落、发生上皮-间质转化进入患者外周血血液循环的恶性肿瘤细胞.CTCs在肿瘤研究和临床诊断上的作用逐渐得到认可,外周血中CTCs存在与否以及数量多少不但可以用于肿瘤的早期诊断,还可以用于评估肿瘤预后、监测肿瘤的转移和复发.微流控芯片作为一个高通量、小型化的细胞实验平台,已被应用于CTCs的分选当中.本文综述了用于CTCs捕获的微流控芯片系统的最新研究进展,着重介绍各类芯片的捕获原理、芯片结构和捕获效率,最后对微流控芯片技术在CTCs分选中的应用前景进行了展望.

微光电子集成灵巧象素器件

我们采用 MBE生长出大周期 Ga As/ Al Ga As多量子阱 (MQW)外延材料 ,研制了适用于倒装焊结构的自电光效应器件 (SEED)列阵 ,并与 Si CMOS电路通过倒装焊工艺集成为微光电子集成灵巧象素器件。通过对光电特性测试表明 ,器件具有良好的光探测和光调制性能。

硅基二氧化硅阵列波导光栅的研究进展

阵列波导光栅（ Ａ Ｗ Ｇ） 是（ 密集） 波分复用技术的关键器件之一。提高 Ａ Ｗ Ｇ 器件的性能和拓展 Ａ Ｗ Ｇ 器件的功能是 Ａ Ｗ Ｇ 器件发展的两大方向。综述了 Ａ Ｗ Ｇ 的串扰、波长响应展宽和偏振特性的优化措施，以及以 Ａ Ｗ Ｇ 为基本器件构成的多种功能模块，如１６ 路上路／ 下路复用器。

12路40Gb/s甚短距离并行光传输信号转换器研究

基于OIF-VSR5-01.0规范,分析了12路并行40Gb/s甚短距离(VSR)光传输转换器模块的实现原理。采用top-down分析方法,使用硬件描述语言verilog,在可编程逻辑器件上完成了时钟数据恢复、基于字节对齐方案的帧同步、信道去斜移、比特间差奇偶校验(BIP)等功能模块的程序设计,实现了SFI-5与OIF-VSR5-01.0电信号格式的相互转换,并在Altera的StratixⅡGX系列的高速现场可编程门阵列(FPGA)上对功能模块进行了功能验证和联合仿真。结果表明所设计的各个功能模块满足系统应用要求,为下一步将系统设计转换为专用集成电路(ASIC)奠定了基础。

硅基键合激光器的研究进展

硅基的光电子集成以及光集成将满足未来信息传输处理的要求。目前制作硅基激光器的方法主要分为两类 ,异质结外延生长和异质材料键合。键合方法克服了异质结外延生长不可避免的晶格失配和材料热膨胀系数非共容性的缺点 ,它可以将具有直接带隙结构的半导体材料(如Ⅲ -Ⅴ族材料 )键合到硅片上 ,从而制作出硅基键合激光器件。特别是近年来发展起来的低温 (小于 50 0℃ )直接键合技术 ,使发光器件与微电子器件的硅基混合光电集成成为可能。

掩埋结构激光器的生长研究

本文对GaAs/GaAlAs系掩埋结构的外延生长工艺进行了十分细致的研究,并就生长特性和生长形貌等作了较全面的分析。将此外延生长技术运用于体材料结构或量子阱结构的一次外延片,均获得了具有极低阈值,性能优越的半导体激光器件。

适于光子集成及光互连的回音壁微腔半导体激光器

介绍了正三角形和正方形微腔的类回音壁型模式特性,以及与输出波导连接的正三角形和正方形定向输出微腔激光器.实验表明正三角形微腔激光器作为光探测器应用具有共振增强的响应特性.提出了采用两个定向输出微腔激光器与硅上光波导连接实现芯片上的光互连的设想.

可集成的高速双稳态半导体激光器

光学双稳态通常发生在一个可饱和的光学系统中，其输出光强度决定了它的透射率，在一个输入光强条件下有两个稳定光输出状态。光学双稳态器件具有输入输出滞后关系曲线，其快速的光交换能力是实现全光逻辑处理的一种可能方法。半导体双稳态激光器在同一注入电流下具有两个稳定输出光功率，可利用注入电脉冲或光脉冲实现输出光功率在高低态的交换，而且当触发脉冲消失后，

用于视网膜修复的植入系统研究

在视网膜附近植入人造芯片以恢复受损的视觉功能是视网膜修复的一个重要研究方面。本文综合讨论了目前该领域主要采用的两种方法：视网膜外植入和视网膜下植入方法，分析了各自的优缺点，并讨论了视网膜修复中的几个关键问题。

12路并行光互连子系统研究

针对高速芯片间光互连的应用，利用垂直腔面发射激光器（VCSEL）列阵作为光源、PIN列阵作为探测器，采用并行光传输的方式，设计了高密度的12路高速信号的光互连子系统，并利用12芯标准多模光纤带进行了1m距离内的光传输试验测试。测试结果表明，在零误码率的条件下系统单路速率大于6Gb／s，接收端信号的上升时间（F1）为91ps，完整抖动（Tj）为75．6ps。

光网络与光子集成的发展(下)

Photonic integration devices,including high speed response laser source,dense wavelength division multiplexer ,tunable narrow band photodetector ,high speed wavelength converter and integrated photonic switch .are the key hardware for the implementation of optical fiber communication network functions.

阵列波导光栅平坦化的研究

阵列波导光栅的平坦化在实际应用中有很重要的意义.本文系统地研究了阵列波导光栅的平坦化.在输入波导、输出波导、阵列波导输入端与输出端上分别引入了指数型锥形波导.通过改变锥形波导的形状和尺寸来实现平坦化的优化.本文首先从理论上论述了引入指数型锥形波导的输出光谱特性,给出了结构参量的关系表达式,阐明了输入波导处的锥形波导是影响输出光谱平坦化的主要因素,阵列波导和输出波导处的锥形波导对输出光谱的平坦化有一定的影响.其次采用数值模拟的方法模拟了输出光谱,优化了结构参量,总结出了指数型锥形波导对平坦化影响的趋势和规律.模拟结果显示,输出光谱1dB带宽大于通道间隔的50%,插入损耗从5.2dB减小到了4.0dB,串扰小于-30dB.最后,本文给出了实验结果,插入损耗减小了0.87dB,串扰减小了3.67dB,1dB带宽增加0.1nm,增加了54.7%.实验结果表明引入指数型锥形波导提高了阵列波导光栅器件的光谱性能.