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基于分段级联多模干涉的Ta_(2)O_(5)980/1550 nm波分复用/解复用器

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物理学报 2025年第2期74卷 129-136页

作者：何希文马德岳张政王荣平刘继桥陈卫标周治平中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 宁波大学高等技术研究院宁波315211 北京大学电子学院北京100871

提出一种紧凑的基于多模干涉效应的氧化钽(Ta_(2)O_(5))波长双工器,用于实现980和1550 nm波长的复用和解复用.该器件采用对称干涉和配对干涉级联的混合多模干涉波导结构,在不利用亚波长光栅等复杂结构调控泵浦光和信号光拍长的基础上,... 详细信息

提出一种紧凑的基于多模干涉效应的氧化钽(Ta_(2)O_(5))波长双工器,用于实现980和1550 nm波长的复用和解复用.该器件采用对称干涉和配对干涉级联的混合多模干涉波导结构,在不利用亚波长光栅等复杂结构调控泵浦光和信号光拍长的基础上,将分段多模干涉波导的总长度缩短为普通配对型多模干涉波导结构的1/3.采用三维有限时域差分(3D-FDTD)工具对建立的模型进行分析和优化,结果表明所设计的MMI型双工器具有较低的插损和较高的工艺容差性,在980 nm处插损为0.4 dB,1550 nm处插损为0.8 dB,消光比均优于16 dB.该器件在1550 nm波长周围的1 dB带宽达150 nm,在980 nm波长周围的1 dB带宽达70 nm.文中设计的多级干涉结构极大地降低了MMI器件的设计难度并缩小了980/1550 nm波分复用/解复用器的整体尺寸,有望应用在片上集成的掺铒波导放大器和激光器领域.此外,不同多模干涉机制级联的设计思路为分离两个中心波长相隔较远的光信号提供了技术参考,在通信波段和中红外波段波分复用/解复用器件上具有潜在的应用价值.

关键词：多模干涉级联波分复用氧化钽

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蒸发因素对高密度焦平面铟凸点制备影响研究

红外与激光工程 2025年第1期54卷 137-145页

作者：宝鹏飞朱宪亮于春蕾杨波邵秀梅李雪刘大福中国科学院上海技术物理研究所传感技术国家重点实验室上海200083 中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与器件重点实验室上海200083 中国科学院大学北京100049

高一致性、高深宽比凸点制备是高密度红外焦平面制造的关键技术之一。以10μm间距铟凸点阵列为研究对象,通过提取铟凸点高度、顶部直径、生长速率纵横比和铟膜粗糙度等参数,结合薄膜形核生长理论,深入分析热蒸发过程中关键因素对铟凸点... 详细信息

高一致性、高深宽比凸点制备是高密度红外焦平面制造的关键技术之一。以10μm间距铟凸点阵列为研究对象,通过提取铟凸点高度、顶部直径、生长速率纵横比和铟膜粗糙度等参数,结合薄膜形核生长理论,深入分析热蒸发过程中关键因素对铟凸点生长的影响,为更小间距铟凸点制备提供理论与技术参考。实验结果表明,沉积速率和基底温度对铟凸点生长的影响具有两面性:一方面,高沉积速率和低基底温度会细化铟膜晶粒,有利于沉积高均匀性铟凸点阵列。基底温度下降了45 K,铟凸点高度非均匀性从15.4%降低到6.6%,铟凸点顶部直径范围差下降了0.9μm。沉积速率增加了21A/s后,铟凸点高度非均匀性从11.8%降低到6.6%,铟凸点顶部直径范围差下降了0.4μm。另一方面,高沉积速率下的动理学粗糙化影响比重增加,铟薄膜粗糙度随沉积速率变化趋缓。同时高沉积速率和低基底温度下的光刻孔缘铟向四周扩散的能力减弱,继续降温后铟层横向生长速率从3.4?/s升至4.1?/s,光刻孔加速闭合不利于高密度、高深宽比、高均匀性铟凸点的生长制备。

关键词：红外焦平面铟凸点热蒸发基底温度沉积速率

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大口径离轴三反红外相机调焦次镜中心支撑结构设计和试验

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红外与激光工程 2025年第1期54卷 178-186页

作者：王成彬胡亭亮丛海佳袁海涛中国科学院上海技术物理研究所中国科学院智能红外感知重点实验室上海200083

离轴三反光学系统以其优化变量多、视场大、无遮挡等优点广泛应用于空间红外相机。空间红外相机经历严酷的发射力学和复杂的空间热环境,在此环境作用下红外相机极易产生离焦现象,导致成像质量下降。从离轴三反红外相机各调焦对象的实现... 详细信息

离轴三反光学系统以其优化变量多、视场大、无遮挡等优点广泛应用于空间红外相机。空间红外相机经历严酷的发射力学和复杂的空间热环境,在此环境作用下红外相机极易产生离焦现象,导致成像质量下降。从离轴三反红外相机各调焦对象的实现难易度出发,提出以次镜为调焦对象的调焦方法。针对调焦次镜的特殊应用场景,为降低调焦机构负载、降低力学响应,提出一种以碳化硅为次镜材料,采用硅橡胶粘接、紧凑、轻质、低装配应力的次镜中心支撑的方案。建立了调焦次镜参数化模型和优化函数,完成了次镜结构的设计,仿真分析在重力作用下面形精度RMS最大为2.9 nm,20℃基准温度为±10℃,面形精度RMS为4.1 nm。完成次镜加工后,进行了次镜胶结、装配。装配前后,次镜面形精度未发生变化。经过次镜调焦机构组件的力学试验,次镜面形RMS变化0.001λ(λ=632 nm)。次镜保持了良好的面形精度,验证了大口径离轴三反调焦次镜设计方案的工程可行性和可靠性。

关键词：结构设计离轴三反光学系统调焦机构碳化硅次镜中心支撑

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多频吸收的五氧化二钒薄膜中双光学带隙演化

激光与光电子学进展 2025年第03期 292-298页

作者：邵云开牛临魁黄田田杨万丽陈鑫戴宁国科大杭州高等研究院物理与光电工程学院中国科学院上海技术物理研究所红外科学与技术全国重点实验室中国科学院大学

本研究采用等离子体增强原子层沉积（PEALD）技术，成功制备了钒氧化物纳米晶体。通过深入分析吸收光谱和椭偏光谱，揭示了钒氧化物薄膜的双重光学带隙特性，这一特性与薄膜生长过程中形成的表面微观结构密切相关。通过研究不同温度下... 详细信息

本研究采用等离子体增强原子层沉积（PEALD）技术，成功制备了钒氧化物纳米晶体。通过深入分析吸收光谱和椭偏光谱，揭示了钒氧化物薄膜的双重光学带隙特性，这一特性与薄膜生长过程中形成的表面微观结构密切相关。通过研究不同温度下的吸收光谱，发现这两个光学带隙受温度影响呈现出不同的变化趋势，进一步的研究表明，温度可以调控表面微观结构对薄膜光学特性的影响。本研究提供了一种新的调控二维钒氧化物薄膜光学特性的方法，即通过调整表面微观结构来实现对光吸收特性的动态控制，为二维氧化钒薄膜光学特性的调控提供了新的视角，同时也在技术上为制备能够动态调节双波段光吸收的功能薄膜提供了坚实的理论和实践基础。

关键词：五氧化二钒薄膜光学带隙原子层沉积变温光谱

基于脉冲序列和互相关算法的激光束间时间同步测量

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中国激光 2025年

作者：范龙华郭亚晶姜秀青宗楠顾侃李养帅杨琳华能孙明营张攀政谢兴龙朱宝强范薇朱健强中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室中国科学院大学材料科学与光电研究中心上海交通大学IFSA协同创新中心

高功率激光装置要求对多束激光到达靶点的时间同步进行高精度测量并严格控制，特别在不同终端构型下，对测量技术提出更高挑战。本文提出一种基于脉冲序列模拟光结合互相关算法的激光束间同步测量方法，用于高功率激光装置主放大系统输... 详细信息

高功率激光装置要求对多束激光到达靶点的时间同步进行高精度测量并严格控制，特别在不同终端构型下，对测量技术提出更高挑战。本文提出一种基于脉冲序列模拟光结合互相关算法的激光束间同步测量方法，用于高功率激光装置主放大系统输出分束后不同终端构型激光在靶点处的束间同步测量。该方法通过互相关算法同时匹配模拟光脉冲包络和内部子脉冲序列的时间特征获取信号间的时间延迟，束间同步测量精度达到3.27 ps (RMS)。互相关算法可实时、有效地匹配脉冲序列波形间的众多时间特征点，提高信号间时间延迟的读取精度，采用模拟光不占用主激光发次，测量效率较高。该方法已成功应用于高功率激光装置激光束间同步精密诊断。

关键词：高功率激光装置时间同步测量脉冲序列光源互相关算法

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氧化镓同质外延及二维“台阶流”生长研究

人工晶体学报 2025年第2期 219-226页

作者：李悌涛卢耀平陈端阳齐红基张海忠福州大学物理与信息工程学院中国科学院上海光学精密机械研究所

如何同质外延生长出具有原子级平整的氧化镓（Ga2O3）单晶薄膜，是制备高性能Ga2O3基功率电子器件或紫外光电器件的基础。本文通过金属有机气相外延（MOVPE）技术综合调控外延生长的热力学条件与动力学参数，在Ga2O3衬底上制备了厚度为... 详细信息

如何同质外延生长出具有原子级平整的氧化镓（Ga2O3）单晶薄膜，是制备高性能Ga2O3基功率电子器件或紫外光电器件的基础。本文通过金属有机气相外延（MOVPE）技术综合调控外延生长的热力学条件与动力学参数，在Ga2O3衬底上制备了厚度为1.0μm的器件级Ga2O3单晶薄膜（非故意掺杂）,对薄膜样品进行了物相、表面形貌、晶体质量和电学性能的研究。该薄膜具有单一β相，呈现出与衬底相同的（100）面择优取向。对Ga2O3薄膜表面形貌进行AFM表征，呈现出典型的台阶流形貌，表面粗糙度0.166 nm,且台阶高度0.6 nm （a/2）,表明薄膜具有原子级平整。进一步通过HRXRD双晶摇摆曲线评估Ga2O3薄膜结晶质量，外延膜的FWHM低于单晶衬底，表明外延在晶格匹配衬底上的Ga2O3薄膜质量优于衬底。霍尔效应测试结果表明，Ga2O3薄膜的电子迁移率为92.1 cm2/（V·s）,载流子浓度为2.65×1016cm-3。本文的研究结果表明只要通过精细化调控温度、压力、Ⅵ/Ⅲ比等关键热力学条件，使核心动力学参数中的横向扩散速率充分大于纵向沉积速率，就有可能在通用的非刻意斜切衬底上实现高长速二维“台阶流”生长。本研究所制备的具有优异晶体质量与电学特性的（100）面同质外延单晶薄膜，在制造高性能Ga2O3功率电子器件具有重要的应用潜力。

关键词：氧化镓同质外延二维“台阶流”生长 MOVPE 单晶薄膜原子级平整

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镀膜类薄膜应力检测技术研究进展

激光与光电子学进展 2025年

作者：杨茉岚徐文宽杨燕初赵湘毕轶童中国科学院空天信息创新研究院中国科学院大学

镀膜类薄膜残余应力是镀膜工艺中不可避免的物理现象，它对薄膜的机械性能、光学性能及长期稳定性有直接影响。随着现代材料科学与工程技术的发展，薄膜残余应力的检测成为科学研究和工业应用中的重要环节，对评估材料可靠性至关重要。... 详细信息

镀膜类薄膜残余应力是镀膜工艺中不可避免的物理现象，它对薄膜的机械性能、光学性能及长期稳定性有直接影响。随着现代材料科学与工程技术的发展，薄膜残余应力的检测成为科学研究和工业应用中的重要环节，对评估材料可靠性至关重要。本文从全局应力检测和局部应力检测两方面综述了当前国内外常用的7类镀膜类薄膜残余应力检测方法，涵盖了传统的物理检测技术与新兴的组合检测技术。并详细阐述了各方法的检测原理、公式推导、精度比较、应用案例、适用条件及其局限性。不同检测技术在适用性上存在显著差异，需综合考虑薄膜的材料特性、应用背景以及实际需求，以便针对性地选用最适合的检测手段。旨在为科研人员提供一个关于镀膜类薄膜应力检测技术的全面概述，为实际应用中的技术选择和优化提供参考。

关键词：镀膜类薄膜残余应力应力检测综述

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基于等离子体的相对论激光偏振调控元件模拟

光学学报 2025年第02期 220-227页

作者：庄建州赵马克刘哲彭文杰孙浩帆陈翔冷雨欣宾建辉上海大学微电子学院中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室上海科技大学物质科学与技术学院

由于现有光学器件损伤阈值的限制，往往难以利用现有的光学材料对相对论激光进行偏振调控。当激光与等离子体相互作用，且在激光斜入射靶时，等离子体密度分布不均匀，可以将等离子体类比为双折射晶体，从而实现对相对论激光光场或者相... 详细信息

由于现有光学器件损伤阈值的限制，往往难以利用现有的光学材料对相对论激光进行偏振调控。当激光与等离子体相互作用，且在激光斜入射靶时，等离子体密度分布不均匀，可以将等离子体类比为双折射晶体，从而实现对相对论激光光场或者相位的调控。通过particle-in-cell (PIC)仿真的方式，对相对论激光与固体密度等离子体相互作用后，透射激光的偏振调控状态进行详细的模拟研究。二维仿真结果表明，在满足特定条件下，等离子体可以作为偏振元件，实现对相对论激光的偏振调控。三维仿真进一步给出了偏振调控的物理机制，即当激光斜入射靶时，等离子体在不同方向上的不均匀加热带来密度各向异性。上述结果有助于等离子体光学领域的研究，并为未来实验提供了参考。

关键词：激光等离子体相互作用超强超短激光偏振调控 PIC仿真

MBE同质外延生长Sn掺杂β-Ga2O3（010）薄膜的电子输运性质研究

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人工晶体学报 2025年第2期 244-254页

作者：张子琦杨珍妮况思良魏盛龙徐文静陈端阳齐红基张洪良厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室杭州光学精密机械研究所中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室

本文研究了利用分子束外延技术生长的非故意掺杂（UID）和锡掺杂的β-Ga2O3同质外延薄膜的电子输运性质。薄膜载流子浓度范围为3.2×1016至2.9×1019cm-3,载流子浓度为3.2×1016cm-3的非故意掺杂薄膜显示出优异的室温迁移率，为125 cm2... 详细信息

本文研究了利用分子束外延技术生长的非故意掺杂（UID）和锡掺杂的β-Ga2O3同质外延薄膜的电子输运性质。薄膜载流子浓度范围为3.2×1016至2.9×1019cm-3,载流子浓度为3.2×1016cm-3的非故意掺杂薄膜显示出优异的室温迁移率，为125 cm2·V-1·s-1,在80 K时的峰值迁移率为875 cm2·V-1·s-1,达到了当前MBE生长的Ga2O3薄膜的先进水平。利用温度相关霍尔测试表征同质外延薄膜的电子输运性质，计算得到锡掺杂剂的激活能为76.2 meV。通过散射模型的拟合计算，分析了这一系列同质外延薄膜的电子散射性质，在低温到高温过程中，来自本征缺陷的电离杂质散射及晶体中阴阳离子库仑力的极性光学声子（POP）散射限制了迁移率的增长。

关键词： β-Ga2O3 外延薄膜掺杂激活能迁移率输运性质

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