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片上集成光电微能源工艺兼容性及器件特性研究(英文)

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传感技术学报 2016年第6期29卷 834-840页

作者：肖丽仙何永泰刘晋豪李雷楚雄师范学院物理与电子科学学院云南楚雄675000

根据暂存式光电微能源系统组成器件的制备工艺特点,提出了基于SOI晶片的光电微能源片上集成方案。主要工艺包括绝缘沟槽刻蚀、离子注入、氧化等,具有较好的制备工艺兼容性。另外,根据片上集成方案,对器件特性进行了研究。结果表明,光伏... 详细信息

根据暂存式光电微能源系统组成器件的制备工艺特点,提出了基于SOI晶片的光电微能源片上集成方案。主要工艺包括绝缘沟槽刻蚀、离子注入、氧化等,具有较好的制备工艺兼容性。另外,根据片上集成方案,对器件特性进行了研究。结果表明,光伏电池的转换效率为9.7%,NMOS管阈值电压、漏极反向击穿电压VT分别为0.98 V和31.97 V,NPN三极管的电流放大倍数、集电极-发射极之间击穿电压约为83 V和12 V。各器件特性满足系统工作要求,集成方案具有较好的可行性。

关键词：光电微能源片上集成工艺方案兼容性器件特性

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胶质量子点激光器及片上集成

中国激光 2020年第7期47卷 47-54页

作者：刘慧龚旗煌陈建军北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室北京100871 北京大学纳光电子前沿科学中心&量子物质科学协同创新中心北京100871 山西大学极端光学协同创新中心山西太原030006

胶质量子点作为一种半导体纳米晶体,具有量子产率高(约为100%)、辐射波长可调、性质稳定、折射率较高、可溶液处理和制作成本低廉等优点,被广泛用作微纳激光器的增益材料。基于胶质量子点的纳米尺寸(2~20 nm)和可溶液处理的性质,胶质量... 详细信息

胶质量子点作为一种半导体纳米晶体,具有量子产率高(约为100%)、辐射波长可调、性质稳定、折射率较高、可溶液处理和制作成本低廉等优点,被广泛用作微纳激光器的增益材料。基于胶质量子点的纳米尺寸(2~20 nm)和可溶液处理的性质,胶质量子点可以通过自组装的方式密集堆积形成高折射率微纳结构。为此,从胶质量子点激光器谐振腔的制备方面,总结了三类常见的胶质量子点微纳激光器,并对各自的特点进行了详细的分析。此外,还介绍了胶质量子点激光器与波导的片上集成,并着重介绍了模板辅助填充法这一集成方法。最后对胶质量子点激光器及片上集成在集成光子回路领域的发展进行了展望。

关键词：激光器胶质量子点谐振腔自组装微纳激光器片上集成

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钙钛矿微纳激光器及片上集成

科学通报 2022年第33期67卷 3928-3940页

作者：李行李伟陈建军北京师范大学物理学系应用光学北京市重点实验室北京100875

片上微纳激光光源在光计算、光通信、激光显示、光学传感、光学存储等领域中应用潜力巨大,引起了国内外研究者广泛的研究兴趣.钙钛矿材料作为一种直接带隙半导体,具有优异的特性,如量子产率高、非辐射复合速率低、制造成本低、带隙宽度... 详细信息

片上微纳激光光源在光计算、光通信、激光显示、光学传感、光学存储等领域中应用潜力巨大,引起了国内外研究者广泛的研究兴趣.钙钛矿材料作为一种直接带隙半导体,具有优异的特性,如量子产率高、非辐射复合速率低、制造成本低、带隙宽度可调谐、溶液可处理等.因此,它们在发光二极管、光电探测器和微纳激光器等领域得到了广泛的应用.本文首先介绍了单晶和多晶钙钛矿材料的合成方法,以及钙钛矿微纳结构的加工工艺,利用这些工艺可以制备钙钛矿纳米线、微盘、光栅等多种微纳结构.然后,从面外发射激光和面内发射激光两个方面阐述了钙钛矿微纳激光器的发展,并介绍了钙钛矿微纳激光器的片上集成方案.在上述对应的部分,还对这些研究工作进行了详细的分析讨论.最后,展望了钙钛矿材料及微纳激光器的发展趋势.

关键词：钙钛矿材料合成微纳结构制备微纳激光器片上集成

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宽带高效聚焦的片上集成纳米透镜

物理学报 2020年第24期69卷 130-136页

作者：田梓聪郭遗敏胡晨岩王慧琴路翠翠南昌大学物理系南昌330031 北京理工大学物理学院北京100081

在光学材料与器件中,由于不同波长的光会以不同速度传播,因此一束复色光经过单个光学器件后会产生色散,导致普通透镜不同波长的光无法合焦.传统的聚焦系统可通过叠加多个透镜解决这一问题,但这是以增加系统的复杂度、质量和成本为代价,... 详细信息

在光学材料与器件中,由于不同波长的光会以不同速度传播,因此一束复色光经过单个光学器件后会产生色散,导致普通透镜不同波长的光无法合焦.传统的聚焦系统可通过叠加多个透镜解决这一问题,但这是以增加系统的复杂度、质量和成本为代价,不适用于高集成度的纳米光学系统.目前比较好的解决方法是平面超透镜,即利用超表面对各点的振幅、相位、偏振等进行空间调控,达到合焦的目的,但这种平面超透镜难以直接片上集成.本文将有限元法与遗传算法相组合发展出一种智能算法,优化出一种宽带高效聚焦的片上集成纳米透镜.该透镜尺寸只有2μm×2μm,可实现波长从470 nm至1734 nm的低色散聚焦,能将大小为2μm的激光光束通过透镜与波导的耦合聚焦成200 nm以下的光束,耦合传播效率可达80%以上.同时,该智能算法能够适用于不同的纳米结构,均可获得类似的聚焦效果和高效的耦合传播效率.该工作为宽带高效的纳米透镜提供了重要思路,也为实现高密度集成的纳米光子器件提供了新途径.

关键词：纳米透镜宽带高效聚焦片上集成智能算法

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大气红外波段的片上集成式偏振光谱成像器件

红外与激光工程 2024年第4期53卷 42-50页

作者：周健宇李全民王劲黄胜弟南京波长光电科技股份有限公司江苏南京211121

红外探测与遥感是气象观测的核心技术,红外辐射探测仪作为气象卫星的重要载荷,主要用于大气温度、湿度的定量化探测,其探测精度取决于光谱和偏振测量的通道数。常见的技术方案是通过组合滤光片与偏振片转轮实现光谱和偏振的探测,这造成... 详细信息

红外探测与遥感是气象观测的核心技术,红外辐射探测仪作为气象卫星的重要载荷,主要用于大气温度、湿度的定量化探测,其探测精度取决于光谱和偏振测量的通道数。常见的技术方案是通过组合滤光片与偏振片转轮实现光谱和偏振的探测,这造成了系统体积大、功耗高、通道数少的问题。发展片上集成式偏振光谱成像器件是解决上述问题的有效方法,已有研究主要采用薄膜谐振腔或共振微结构的阵列化方案,但二者都无法兼顾光谱和偏振选择的要求。有鉴于此,提出了一种基于薄膜微结构耦合调控的设计新思路,以13μm附近的大气红外波段为例,实现了片上集成式的偏振光谱成像,6个通道的平均透过率和消光比分别达到了94%和30。该器件有望在将来被广泛应用于偏振光谱成像领域中,同时,由于该器件对基底折射率并不敏感,基底的选择也会更加自由。

关键词：大气红外片上集成薄膜微结构偏振光谱成像

片上集成克尔光频梳在光学传感领域的应用研究(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第19期61卷 194-205页

作者：常冰顾逸阳何欣玥梁渝佩赵雅茜张伟勋董飞龙李博闻谭腾姚佰承电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室四川成都611731 南方电网传感科技(广东)有限公司广东广州510800 电子科技大学广东电子信息工程研究院广东东莞523808

光学频率梳在频谱上由一系列间隔均匀且具有稳定相位关系的频率分量组成。自问世以来,其在光学频率计量和精密测量领域取得长足进步。随着微纳加工技术的不断革新,研究人员已经成功在芯片级的平台上实现基于三阶克尔效应的微腔光频梳。... 详细信息

光学频率梳在频谱上由一系列间隔均匀且具有稳定相位关系的频率分量组成。自问世以来,其在光学频率计量和精密测量领域取得长足进步。随着微纳加工技术的不断革新,研究人员已经成功在芯片级的平台上实现基于三阶克尔效应的微腔光频梳。这种片上集成克尔光频梳具有通道间隔大、相干性好、尺寸小、功耗低且易集成的优势,此外,其与互补金属氧化物半导体兼容能够实现低成本、大规模制备,这为微波光子学、精密光传感、多光源相干通信等片上集成系统的应用带来重大机遇。当前,基于片上集成克尔光频梳的传感应用发展迅速,技术方案不断更新,带来功能和性能的新突破。因此,重点面向工程技术,概述近年来片上集成克尔光频梳产生的新材料平台和片上集成化研究进展,综述其在激光雷达、精密光谱学、分布式光纤传感等光学传感领域取得的进展,对片上集成克尔光频梳当前研究现状及未来发展前景进行总结与展望。

关键词：克尔光频梳片上集成光学传感

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片上集成克尔光梳在光学传感领域的应用研究

激光与光电子学进展 2024年

作者：常冰顾逸阳何欣玥梁渝佩赵雅茜张伟勋董飞龙李博闻谭腾姚佰承电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室南方电网传感科技(广东)有限公司电子科技大学广东电子信息工程研究院

光学频率梳在频谱上由一系列均匀间隔且具有稳定相位关系的频率分量组成。自问世以来，其在光学频率计量和精密测量领域取得了长足的进步。随着微纳加工技术的不断革新，研究人员已经成功地在芯片级的平台上实现了基于三阶克尔效应的微... 详细信息

光学频率梳在频谱上由一系列均匀间隔且具有稳定相位关系的频率分量组成。自问世以来，其在光学频率计量和精密测量领域取得了长足的进步。随着微纳加工技术的不断革新，研究人员已经成功地在芯片级的平台上实现了基于三阶克尔效应的微腔光频梳。这种片上集成克尔光梳具有通道间隔大、相干性好、尺寸小、功耗低且易集成的优势，此外，其与半导体工艺（CMOS）兼容，能够实现低成本、大规模制备，为微波光子学、精密光传感、多光源相干通信等片上集成系统的应用带来了重大机遇。当前，基于片上集成克尔光梳的传感应用发展迅速，技术方案不断更新，带来了功能和性能的新突破。在此，本文重点面向工程技术，首先概述了近年来片上集成克尔光梳产生的新材料平台和片上集成化研究进展，随后综述了其在激光雷达、精密光谱学、分布式光纤传感等光学传感领域取得的进展，最后对片上集成克尔光梳当前研究现状及未来发展前景进行了总结与展望。

关键词：克尔光梳片上集成光学传感

片上集成无线传感器节点光电微能源设计模型建立与分析

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电测与仪表 2016年第7期53卷 118-123页

作者：肖丽仙何永泰李雷刘晋豪楚雄师范学院物理与电子科学学院云南楚雄675000

根据片上集成无线传感器节点光电微能源系统结构及传感器节点功耗,分析光电微能源系统各组成部分的能量参数和系统的能量转换、存储及传输机理,建立了片上集成光电微能源系统理论模型。另外,对能量存储、分配及无线传感器节点工作方式... 详细信息

根据片上集成无线传感器节点光电微能源系统结构及传感器节点功耗,分析光电微能源系统各组成部分的能量参数和系统的能量转换、存储及传输机理,建立了片上集成光电微能源系统理论模型。另外,对能量存储、分配及无线传感器节点工作方式等对系统设计参数的影响进行了分析,同时,对能量存储式和能量暂存式两种能量存储模式对系统设计的影响进行了比较。结果表明,光电微能源不同的工作方式及能量管理模式直接影响微能源系统设计参数及工作特性。理论模型及分析结果为片上集成光电微能源优化设计奠定了理论基础及参考依据。

关键词：光电微能源片上集成理论模型特性分析

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片上集成光伏微能源能量管理方案与系统设计

电源技术 2017年第2期41卷 243-246页

作者：何永泰肖丽仙冯明军刘晋豪楚雄师范学院物理与电子科学学院云南楚雄675000

结合微机电系统(MEMS)无线传感器节点的功耗特点,介绍一种片上集成光伏微能源能量管理方案及系统。根据有无光照条件,能量管理方案由能量存储、混合供电、充电保护、并联供电和能量转存五个状态组成,实现能量的存储、传输和供电管理。另... 详细信息

结合微机电系统(MEMS)无线传感器节点的功耗特点,介绍一种片上集成光伏微能源能量管理方案及系统。根据有无光照条件,能量管理方案由能量存储、混合供电、充电保护、并联供电和能量转存五个状态组成,实现能量的存储、传输和供电管理。另外,设计了片上集成光伏微能源系统,其采用固体薄膜锂离子电池为能量存储器,电容器作为辅助存储器,并利用旁路法进行能量存储器的过充电保护,在传感器激活状态利用混合供电模式为节点供电,设计系统具有较高的集成工艺兼容性和输出稳定性。

关键词：太阳电池微能源片上集成能量管理方案