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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 波导集成的范德华异质结构光电探测器，在电信波长下具有高速和高响应度

    摘要： 由于二维过渡金属硫化物（TMDCs）具有强烈的光-物质相互作用和独特的材料特性，人们投入了大量精力探索基于此类材料的新颖光电器件。特别是兼具高速与高响应度性能的光电探测器，在标准化电信波长下运行的高速数据互联等众多应用领域极具价值。然而TMDCs固有的低载流子迁移率成为高速应用的瓶颈。本研究展示了集成于硅光子平台的高性能垂直范德华异质结光电探测器。我们设计的垂直MoTe?-石墨烯异质结构将TMDCs中的载流子传输路径长度最小化，在-3V中等偏压下实现了至少24GHz的创纪录实测带宽。采用更高偏压或更薄的MoTe?薄片时，带宽可进一步提升至50GHz。同时得益于集成的波导设计，器件在1300nm入射光下实现了0.2 A W?1的高外量子响应度。本研究阐明了性能权衡关系并提出了高速高效器件的设计准则。二维异质结构与集成导波纳米光子学的结合，为研制高性能光电器件（如光电探测器、发光器件和电光调制器）提供了极具前景的技术平台。

    关键词： 过渡金属二硫化物、光电探测器、硅光子学、范德华异质结构、二维材料

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 利用Belinfante动量来获取波导内光的偏振态

    摘要： 当前的高速光通信系统采用硅光子学等平台的光子电路。在这些系统中，由于偏振模色散和光子电路构建?？椴姆窍咝韵窒蟮纫蛩?，光的偏振态会发生漂移。随着这些构建?？榈母丛有?、数量和种类不断增加，对原位偏振测定策略的需求也日益增长。我们在此展示，贝林凡特动量向波导倏逝场中粒子的转移，与该波导内光偏振态存在一种非平凡的依赖关系。令人惊讶的是，我们发现横向力的最大值和最小值并非由对应于庞加莱球北极和南极的圆偏振光产生。相反，由于散射光的TE和TM分量之间存在相位差，这些最大值会沿该球的大圆发生偏移。这一效应能够明确重建波导内光的局部偏振态。重要的是，该技术仅需与场的倏逝尾场相互作用，从而提供了一种对光子芯片内偏振进行探测的微创方法。

    关键词： 波导、庞加莱球、贝林凡特动量、倏逝场、光通信、光子芯片、横电与横磁分量、硅光子学、偏振态

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 高功率、窄线宽、小型化硅光子可调谐激光器，具备精确频率控制功能

    摘要： 我们展示了一款小型化封装的混合集成硅光（SiPh）可调谐激光器，适用于OSFP和QSFP-DD等小尺寸形态的相干?？椤Ｍü勺灾餮蟹⒌母吖β拾氲继骞夥糯笃鳎⊿OA），该SiPh激光器在C波段实现了创纪录的21.5 dBm输出功率。同时，该激光器具有窄至60 kHz的线宽、大于50 dB的边模抑制比（SMSR）、低于-150 dB/Hz的相对强度噪声以及65 nm的宽调谐范围。这些性能参数非常适合采用先进高阶调制格式的400 Gb/s及以上速率相干通信。此外，我们开发了片上传感器技术以实现精确的激光频率控制，在10 oC至80 oC温度范围内，SiPh激光器相对于SOA电流变化的频率稳定性达到1 GHz。通过集成自主研发的InP-PLC混合相干光子子组件（COSA），我们进一步验证了该SiPh激光器在64 Gbaud、16/64 QAM相干传输中的可行性。

    关键词： 波长可调谐激光器、硅光子学、混合集成、光子集成电路、半导体光放大器

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 与CMOS兼容的、由单片集成铒激光器驱动的光相控阵

    摘要： 介绍了一种先进的与CMOS兼容的300毫米晶圆硅光子平台，该平台包含具有八个掺杂掩模的硅层、两层氮化硅层、三层金属和通孔层、用于实现平滑边缘耦合面的切割槽，以及能使增益材料与波导层相互作用的增益薄膜槽。该平台被用于演示一种由片上掺铒激光器供电的电控集成光学相控阵。展示了具有单模输出、30分贝边模抑制比和40毫瓦激光阈值的激光发射，并实现了一维波束转向，其半高全宽为0.85°×0.20°，电控转向效率为30°/瓦。该系统是稀土掺杂激光器与有源CMOS兼容绝缘体上硅光子系统单片集成的首次演示。

    关键词： 硅光子学、稀土掺杂激光器、集成光学相控阵、光子集成电路

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [IEEE 2019器件研究会议(DRC) - 美国密歇根州安娜堡市 (2019.6.23-2019.6.26)] 2019年器件研究会议(DRC) - 基于二维材料的高效光电子器件

    摘要： 层状二维（2D）材料具有多种材料组合与结构，因而也具备多样的光电特性。部分材料固有特性——如从紫外（UV）到远红外（IR）及太赫兹（THz）波段的宽带吸收、直接带隙或单层高吸收率——使其成为光电器件的理想候选材料。这些材料还能与现有（商用）技术集成，从而提升尖端器件的性能或功能。本次报告将探讨若干利用二维材料特定特性来增强性能的光电器件实例。所引用文献中使用的所有材料均通过化学气相沉积法制备，二硒化铂（PtSe2）除外（采用热转化法制备）。

    关键词： 石墨烯、二维材料、硅光子学、光电二极管、光电子学

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 采用均匀光栅和宽度调制硅波导的III-V/Si膜分布式反馈激光器

    摘要： 在硅衬底上开发了具有阻带调制腔的膜埋异质结构III-V/Si分布反?。―FB）激光器。采用230纳米厚的膜状III-V层，可构建与标准硅光子平台所用220纳米厚硅波导匹配的光学超模。我们使用均匀光栅和硅波导，通过调节硅波导宽度来控制阻带中心波长。通过控制硅波导的调制宽度和调制长度即可设计腔体结构，相比采用λ/4相移光栅的腔体，该设计更易于工程实现与激光腔制备。腔体输出光通过磷化铟反锥形波导耦合至硅波导，再经硅反锥形波导耦合至二氧化硅波导（光纤耦合损耗为2分贝）。实验证明：当腔体中心区域的硅波导宽度增加80纳米时可实现单模激射，阈值电流为3毫安，最大光纤输出功率达4毫瓦；将有源区长度延长至1毫米时，获得17毫瓦的光纤耦合输出功率；在130°C高温环境下仍能保持1毫瓦的光纤输出功率。

    关键词： 光子集成电路、半导体激光器、硅光子学

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 实用激光雷达解决方案中的硅光子技术

    摘要： 文章中作者探讨了汽车应用领域的激光雷达（LiDAR）技术以及硅光子学在实际应用中可能发挥的作用。作者回顾了过去十年间关于硅光子学光学相控阵（OPA）及其他相关器件的已发表研究成果，并针对实际系统设计考量进行了深入的技术分析。文中还简要介绍了某些激光雷达技术的商业化现状。

    关键词： 硅光子学、调频连续波、光学相控阵、激光雷达、飞行时间

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 基于磷化铟的硅基纳米膜光子晶体表面发射激光器的埋隧道结电流注入技术

    摘要： 本文报道了InP/Si混合纳米膜光子晶体表面发射激光器（PCSELs）中埋隧道结（BTJ）电流注入结构的设计、金属有机气相外延生长、制备与表征。相应InP衬底上的BTJ发光二极管显示出低串联电阻和均匀的载流子注入特性，其方形器件区域边长范围为15至250微米；而采用转移打印技术在绝缘体上硅光子晶体衬底上制备的具有类似电流注入构型的BTJ-PCSEL结构，在低电流密度下表现出显著的线宽窄化效应。

    关键词： 光子晶体面发射激光器、掩埋隧道结、光子带边激光器、硅光子学、面发射激光器

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 视角：通过CMOS兼容的图案化硅(001)衬底实现光泵浦III-V族量子点微腔激光器

    摘要： 在CMOS兼容的硅衬底上直接外延生长III-V族量子点（QD）结构，被视为实现低成本、高成品率硅基激光器以用于硅光子集成的最有前景的方法之一。然而，在硅上外延生长III-V材料面临以下三大主要挑战：高密度的穿透位错、反相畴界和热裂纹，这些会显著降低晶体质量和潜在器件性能。本综述将重点介绍通过(111)晶面取向的硅空心结构进行III-V/IV混合外延生长，在Si (001)衬底上实现InAs/GaAs量子点激光器的一些最新成果。此外，利用阶梯渐变外延生长工艺，可将InAs量子点的发射波长从O波段扩展到C/L波段。我们制备并表征了在Si (001)衬底上具有亚毫瓦阈值的高性能InAs/GaAs量子点微盘激光器。上述成果为光学互连应用的片上激光器铺平了一条有前景的道路。

    关键词： 量子点、硅光子学、外延生长、半导体激光器

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 硅光纤中非线性应用从电信波长向中红外光谱区域的研究综述

    摘要： 玻璃-硅芯光纤因其紧密的光限制和固有的高三阶非线性，在非线性应用领域正受到广泛关注。最新制造工艺进展表明，熔融芯光纤拉制与后处理技术相结合的灵活方法，可制备出具有亚微米级晶体芯的低损耗光纤。本文综述了硅基光纤从通信波长延伸至中红外波段的非线性应用研究进展，重点探讨通过色散工程实现高效参量放大、波长转换及中红外超连续谱产生的技术。

    关键词： 光纤、硅光子学、超连续谱产生、光纤非线性光学

    更新于2025-09-19 17:13:59