ZnO单晶的微区光致发光特性研究

ZnO单晶材料以其优良的综合性能在光电子器件方面掀起了研究热潮,因此对ZnO单晶的研究具有重要的理论和实践意义。采用激光辐照的方式,对ZnO单晶进行了光致发光(photoluminescence,PL)光谱实验,分析研究了ZnO单晶在不同温度(低温)和不同激光能量强度照射下其光致发光特性。研究结果表明,ZnO单晶内存在少量杂质及表面氧缺陷,这些结构对其发光特性有一定的影响;在低温条件下,ZnO单晶具有良好的发光特性,且随着温度的提高,发光光谱峰的位置会向长波长方向移动,但强度会减小;当激光光源的强度增大,ZnO单晶的PL发射光谱的强度也会随之增大,且峰的位置和相对强度不变。结合拉曼(Raman)光谱实验,从分子及原子振动、转动类型验证了纤锌矿ZnO单晶的六方晶系结构;配合X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)技术,得出ZnO单晶良好的结晶特性以及晶轴取向。

亚波长理想LED模型及实验实现

文中提出亚波长理想LED模型。当LED器件的中心发光波长远大于器件厚度时,器件内部的波导模式被抑制消除,集成底部金属电极反光镜,发射光完全逸出器件,实现理想LED出光结构。采用晶圆级制造工艺,研制出厚度为225 nm、中心发光波长为410 nm的垂直结构LED。该器件完全消除了器件内部的波导模式,实验证明了亚波长理想LED模型,是目前世界上已报道的最薄垂直结构LED。

误差实时检测的水下LED光通信技术

为降低水下作业环境通信终端安装误差和机动目标指向误差的影响,给出了水下光通信系统架构,提出了一种基于气泡智能剔除的光斑识别定位算法,较好地解决了气泡对水下光通信链路稳定的影响,仿真结果显示该算法具有较好的鲁棒性。结合水下蓝绿光衰减较小的特点,设计了一种6个蓝光450 nm灯珠合束发射方案,提出了一种基于误差参量的链路模型;并在纯海水模拟信道环境下,通过仿真及等效实验表明:对于发射光强为平顶分布,偏轴误差在发散角10°以内情况下,经过50 m信道衰减后,接收端接收功率>-20 dBm,眼图张开良好;反之,通信性能急剧下降。

面向6G网络的水下光通信系统

发光二极管作为光发射器件,是水下光通信传得远、传得快的核心器件。为了满足水下高速光通信的实际应用需求,设计了一种基于亚波长垂直结构LED器件的水下蓝光通信系统。根据亚波长理想LED模型,研制高出光效率、高调制速率的垂直结构蓝光LED,基于该器件围绕大功率发射驱动、高灵敏度自适应探测与数字编码调制技术,提出了面向6G网络的水下光通信系统。实验结果表明,在光传输损耗不大于0.4dB/m的情况下,所提出的光通信系统实现了传输距离不低于50 m、通信速率2 Mbps的全双工通信。

基于聚焦离子束技术的可见光光子调控

采用晶圆级工艺,制备了一种单片集成光源和直波导的硅基氮化镓光电集成器件,结合聚焦离子束技术,使用Ga离子束在直波导上刻蚀形成了一个布拉格反射镜(DBR),并对器件的光子调控功能进行研究.特殊的InGa N波导结构使得器件在制备过程中不再需要复杂的硅移除和晶片背面减薄工艺,硅衬底可以保持完整.实验结果表明,作为光源的多量子阱发光二极管(MQW-LED)具有良好的电流-电压特性. MQW-LED开启后部分光子耦合进直波导,被限制在波导内向前传输,在DBR处发生全反射并部分衍射到自由空间中.由器件的电致发光光谱可知,制备在波导上的DBR对波导内传输的光子进行了有效调控.