一、The Gain Properties of 1-D Active Photonic Crystal（论文文献综述）
余佳豪[1]（2021）在《低维镉系半导体纳米材料的结构调控及光学特性研究》文中研究表明低维半导体纳米材料是一种新型的具有优异光学特性的半导体材料,这种由人工合成的尺寸小于百纳米量级的特殊材料在量子限制效应的影响下具有其体材料所不具备的独特物理性质。目前研究最为广泛的低维半导体纳米材料是胶体半导体量子点,其发光波长可调、发光效率高、可溶液处理、低成本制备等优点已经使其在显示领域得到了重要应用。为了进一步实现对低维半导体纳米材料光学特性的调控,设计与优化材料的结构及形貌是两个主要的技术手段。然而目前这些因素对于低维纳米材料光学特性的影响情况的研究还很有限。本论文以具有不同结构及形貌的镉系半导体纳米材料为研究对象,通过多种激光光谱研究方法详细讨论其光学特性的变化,如发光效率、发光稳定性、俄歇复合、光学增益、表面缺陷等。通过研究结果掌握对低维半导体纳米材料光学特性的调控方法,实现对其光学特性的提升并拓展其应用,并为材料的结构设计提供理论与技术支持。根据低维半导体纳米材料的结构与形貌,本论文的具体研究内容可以归纳为以下四个方面:（1）制备了发光效率以及稳定性较好的CdSe/CdS单层核壳量子点,初步研究了其光学特性。随后将其与高分子聚合物混合,通过提拉法实现了量子点掺杂的有源微纳光波导结构。利用单点激发末端接收光致发光信号的方法探讨了偏振激发、纤维直径、衬底折射率对这种结构的波导光学特性的影响效果。通过蓝光发光二极管直接激发量子点掺杂的聚合物微纤维,实现了小体积、结构紧凑的有源光波导结构,拓展了量子点在微型化光电子集成器件中的应用。（2）利用了宽带隙的ZnS材料包覆CdSe/CdS核壳量子点形成了多壳层核壳量子点结构。通过稳态光谱以及变温光致发光光谱研究了ZnS的包覆对量子点光学特性的影响。得益于ZnS的包覆,量子点的发光效率以及稳定性均得到了提升,内部的缺陷数量明显减少。随后通过这种多壳层核壳量子点结合回音壁模式的谐振微腔实现了低阈值的激光发射,探索了量子点在微纳激光器领域的应用。（3）进一步改进量子点的核壳结构,合成了梯度合金壳层的蓝光量子点材料。利用飞秒瞬态吸收光谱对其双激子动力学过程进行研究与分析,通过变功率密度激发测试拟合计算出双激子俄歇复合寿命。由于梯度合金的结构使得界面势垒从突变的情况变为平滑过渡,得到了1268.2±67.5 ps的长双激子俄歇复合寿命。得益于明显抑制的俄歇复合过程,实现了蓝光量子点中超低阈值（6.9μJ/cm2）的放大自发辐射。壳层合金结构对俄歇复合过程具有明显的调控作用,进一步改善了量子点光学增益特性,使其更加适合应用在激光领域。（4）以四个单分子层厚度的二维CdSe纳米片为研究对象,研究了纳米材料的形状对光学特性的影响。通过稳态光谱以及瞬态吸收光谱研究了纳米片的特殊光学性质,确认了其二维片状结构。利用变温光致发光光谱对其低温下双发射峰的起源进行了探究,分析了内部的发光机制,认为低能峰起源于表面态相关的发光。通过高分子聚合物聚二甲基硅氧烷（PDMS）对纳米片的包覆实现了对表面态相关发光峰的抑制。实验结果显示二维的片状结构使得纳米材料表面对光学特性的影响变得更加明显。本论文利用多种光谱测试手段研究了核壳结构以及形状对低维半导体纳米材料的光学特性影响,研究结果对后续进一步改善优化材料的光学特性具有重要意义,并且拓展了低维半导体纳米材料在光电子集成器件以及光学增益介质方面的应用。
李儒颂[2]（2021）在《1.3μm高速光子晶体面发射激光器与拓扑面发射激光器研究》文中研究表明随着智慧城市、5G网络、人工智能、云计算和大数据中心等新一代信息技术的快速发展,网络数据流量在近年来呈现出指数增长趋势,促使光互连技术向更高速率、更大容量和更低功耗的方向发展。高速面发射激光器作为该领域关键核心器件,具有重要的研究价值和广阔的应用前景。垂直腔面发射激光器（VCSELs）由于长波长DBR难以外延生长且具有较大的损耗和串联电阻,因而还难以满足应用需求。而光子晶体面发射激光器（PCSELs）具有大面积单模激射、任意光束整形与偏振调控、片上二维光束控制及波长易于拓展等多种突出功能,因此在实现光纤的两个低损耗传输窗口（1.31μm,1.55μm）更具优势。近年来,受凝聚态中拓扑相和拓扑相变概念的启发,基于拓扑能带论的拓扑光子学正在兴起,其中具有鲁棒性的拓扑腔面发射激光器（TCSELs）不仅拥有高光束质量的优点,而且可以产生携带轨道角动量（OAM）的涡旋光束。OAM复用技术可极大提高光通信系统的信道容量,是未来通信技术的重要发展方向。本论文基于光子晶体对光子态的调控,结合光子晶体微腔与光子晶体带边激射原理设计出了具有异质光子晶体腔结构,为实现高速PCSELs提供了可行性方案,同时将具有拓扑性质的光子晶体引入面发射激光器中并通过合理的优化设计,以达到高速、大功率、低阈值、窄线宽和提高边模抑制比的目的,具有潜在替代现有VCSELs的优势。主要研究内容和创新成果如下:1.对PCSELs的带边激射原理和阈值增益进行了理论分析,并结合半导体激光器速率方程推导出了PCSELs的光功率公式,同时分析了二维光子拓扑绝缘体的边界态与拓扑相变机理,为研制高速PCSELs与TCSELs提供了理论基础。2.开展了高速双晶格PCSELs的理论研究。设计了增强面内光反馈的PCSELs,其谐振腔是由两种具有不同光子带隙的光子晶体组成的面内异质结构,除了利用光子晶体带边的光反馈外,还利用了两种光子晶体边界的反射,并通过调控其中双晶格光子晶体的两个空气孔间距来提高反向传播光之间的一维耦合系数,从而实现对激射模式的强面内限制。通过三维时域有限差分法（3D-FDTD）证实了我们所提出的异质PCSELs可以在较小的正方形区域内实现1.3μm单模激射,并可能实现大于30 GHz的3d B调制带宽。3.开展了基于Dirac点高速PCSELs的理论研究。通过调控光子晶体参数得到双Dirac锥形色散,设计了增强Dirac点面内反馈的PCSELs,并且由于在Dirac点态密度可以降为零,而自发辐射耦合系数?与态密度成反比,因此利用Dirac点作为带边激射,可有效提高PCSELs调制速率,通过3D-FDTD证实其是以四极模激射,在基于少模的空分复用系统中可能具有潜在的应用。4.开展了基于能带反转光场限制效应的高速拓扑体态面发射激光器的理论研究。拓扑谐振腔是由拓扑态光子晶体（R2=1.05R0）外围完整拼接与其带隙相当的拓扑平庸态光子晶体（R1=0.94R0）构成,在拼接的边界处会产生光场的反射和限制效应,通过3D-FDTD证实其可在较小的正六边形区域内实现1.3μm低发散角单模激射。此外,该拓扑体态面发射激光器由于能带反转引起的反射只发生在靠近布里渊区中心附近的一个很小的波矢范围,因此限制了能够获得有效反馈的模式数目,这种模式选择机制与带边模式PCSELs完全不同,更有利于实现单模面发射,在高速光通信领域中的应用将更具有优势。5.开展了高速Dirac涡旋腔面发射激光器的理论研究。通过对正常蜂窝光子晶体超胞应用广义的Kekulé调制和收缩操作,然后将它们完整拼接得到异质Dirac涡旋腔（具有鲁棒的中间带隙模）,同时适当调控腔中子晶格的尺寸,使得带间模收敛于Dirac点频率并处于外围光子晶体的禁带中,以达到增强带间模面内光反馈的目的,从而有利于实现高速调制。研究结果表明,以该异质Dirac涡旋腔的带间模作为带边激射,可在较小的区域内实现1.3μm单模矢量光束输出,这为发展具有优异性能的新型高速拓扑PCSELs提供了可能。
汪帅[3]（2021）在《集成光学微腔中模式成像与微纳传感研究》文中研究表明光学器件的尺寸朝着小型化不断发展,在降低功耗的同时能够带来性能的提升。伴随微纳加工技术的成熟,集成光学微腔成为研究热点。得益于能够实现高品质因子和极小的模式体积,其在微纳激光器、滤波器、传感器等光通信领域具有广泛的应用。然而在腔内模场成像、提升品质因子、实现激光定向出射及微纳结构传感成像等方面,传统研究手段存在成本高、稳定性低、可控性差等不足。针对上述问题,本论文提出了新的成像机理和模式调控方法,其可行性在理论和实验上分别得到了验证和研究。针对光学微腔中的模场成像,提出了基于非辐射复合的热效应成像机理。通过纳秒激光泵浦集成微腔表面,利用热效应引入局部折射率的改变,并将光斑处的光场强度与探测波长处的透射光功率的变化建立起联系,从而实现模式成像。在实验上成功分辨出圆形谐振腔内不同径向阶数的回音壁模式,证实了方案的可行性。在复杂的变形微腔中,实现了对四套不同光场分布模式的扫描成像,并观测到可逆的量子辅助隧穿现象。为了进一步提升微腔的品质因子,提出了基于变形微腔的模式耦合的方案。通过对Quadruple变形微腔进行本征值求解,发现腔内的钻石型模式和六次反射模式在频率交叉处发生相互作用,并使后者品质因子急剧增加。为了验证理论的准确性,在实验上制备出硅基变形微腔,并利用上述的光场成像技术确定出耦合的两套模式,进一步观测到六次反射模式在耦合点处品质因子急剧增加的现象。通过测量谐振腔在耦合点和其它波长处辐射的远场强度分布,分析出模式耦合提高品质因子的原因。为实现可见光波段集成激光器的定向出射,提出了在钙钛矿单晶片上制备出圆腔波导耦合结构。在飞秒激光泵浦下,圆形微腔形成回音壁模式激光并沿着波导出射。基于激光谐振峰的模间距和圆腔尺寸的反比关系,排除了由波导形成法布里-珀罗模式激光的可能,进一步证明了波导两端出射的激光源于钙钛矿圆形微腔。在远离波导的圆腔外部引入一个变形微腔,对圆腔内部顺时针和逆时针传输的电磁场分量产生调控效果,实现了激光从波导的单向出射。为实现对微纳结构的传感探测,提出了有源微腔的超分辨成像方案。以钙钛矿单晶片为载体,利用待测结构将钙钛矿出射的激光散射至远场,采集远场图像实现对待测结构的实时成像。通过消除背景中的荧光信号干扰,实现了高达9 d B的成像信噪比。测量一对靠近的聚苯乙烯小球,有效地分辨出41 nm的间距。将钙钛矿单晶片转移至硅基超结构上,实现对百余根硅纳米线的大视野范围超分辨成像。提取微纳结构的散射激光强度分布,计算出待测阵列结构的周期平均值,与电子扫描显微镜的测量值对比,误差不超过5 nm。详细讨论了单晶片不同区域、厚度以及摆放位置对测量结果的影响,验证了有源钙钛矿微腔超分辨成像的可靠性。本文的研究工作不仅为微腔内的模式成像提供了新手段,而且对光学微腔在片上集成光学系统中的应用提供了重要参考价值。
杨厚文[4]（2021）在《全固态激光器高效倍频、三倍频研究》文中研究表明通过非线性转换的短波长激光具有高光子能量的特点,在医学、工业和科学领域有着广泛的应用。本论文主要研究了全固态纳秒和皮秒激光器的倍频、三倍频非线性光学频率变换技术,通过新的材料及实验方案设计,实现了转换效率及输出方式的改进,并在此基础上,对部分研究成果进行了样机研制。论文的主要内容包括:（1）在单斜相KDP晶体微结构中实现了纳秒脉冲激光的倍频,通过实验分析了 KDP晶体微结构参数对转换效率的影响,研究了倍频光的偏振特性,得出KDP晶体微结构中实现Ⅰ类相位匹配的结论。（2）研究了一维ANDS的纳秒脉冲激光倍频,注入359.26mW基频光功率实现了 1.93mW绿光输出;（3）采用布儒斯特角切割的LBO晶体实现三倍频和分光,实现高效率腔内355nm紫外激光产生,泵浦功率29W时,输出功率达到5.6W;（4）采用折返点相位匹配双晶体级联方案,实现了高效率宽带倍频和三倍频;（5）搭建了高重频再生放大器,实现了 10.9W/10ps/100kHz的皮秒脉冲激光,并进行了倍频和三倍频实验,采用电控调节半波片位置,能够实现输出波长的灵活选择。磷酸二氢钾（KH2PO4,KDP）是一种具有优良非线性光学性能的晶体。为帮助确定KDP晶体微结构中倍频物理机制,首次报道了单斜单晶KDP晶体微结构中的纳秒脉冲倍频过程,利用长度为0.95mm、直径为25μm的KDP晶体微结构,在908mW基频光功率下,产生了 705μW的532nm光功率,其转换效率为8.55 × 10-4W-1。实验结果表明,KDP晶体微结构的直径对低基频光功率下的转换效率影响较大,而KDP晶体微结构的长度对高基频光功率下的效率影响较大。通过研究二次谐波的偏振特性,得出KDP晶体微结构中进行了 Ⅰ类相位匹配。之后,制备了一维 ANDS（4-氨基-4-硝基二苯硫醚,4-amino-4-nitrodiphenylsulfide）样品,并首次报道了一维ANDS样品的纳秒脉冲倍频。利用长8mm、截面尺寸为71μm的ANDS样品,在359.26mW的基频光功率下产生1.93mW的532nm光功率。结果表明,在相同的横截面尺寸下,较长的样品具有较高的转换效率。而对于长度相同的ANDS样品,样品横截面尺寸越大,倍频效率越高。相关成果发表在IEEE Photonics Technology Letters,2019,vol.31,no.13,page.1080-1083 与Optical Materials,2020,vol.110,page.110464 上。常见纳秒紫外激光器采用带有紫外波段高透过率膜层的输出镜来分离基频光、倍频光和紫外光。然而,同时具有紫外-可见光-红外波段透过或反射的光学涂层价格高昂,并且通常具有较低的损伤阈值。本论文介绍了一种既能实现波长分离又能抵抗紫外光损伤的布儒斯特角切割的LBO晶体三倍频的方法,利用凹凸腔镜来补偿布儒斯特角带来的像散,并通过合理的谐振腔设计,抵消由增益介质的热透镜效应带来的谐振腔不稳定性。为提高紫外激光的输出功率,在凹凸腔实验基础上,采用平平腔进行更高泵浦功率的实验。最终在泵浦功率为29W,重复率为50kHz时,得到了脉宽为14.2ns的5.6W高光束质量的紫外激光。对激光器运行和非线性转换中的光束质量变化进行仿真,仿真与实验结果一致。本文的泵浦紫外转换效率高于已有的腔内紫外纳秒激光器转换效率的数据。相关结果发表在 Journal of Optics,2019,vol.21,no.11,page.115501 上。宽带三倍频过程既要满足相位匹配,也要满足群速度匹配。为了提高皮秒光纤激光器的宽带非线性转换效率,论文探讨了一种采用折返点相位匹配倍频、双晶体级联三倍频的设计方法。该方法在基频光光谱宽度为5.5nm,输入基频光功率为8.6W时,获得中心波长为515nm的倍频光,输出功率为4.52W,中心波长为343nm的三倍频光,输出功率为2.39W。倍频和三倍频转换效率分别为52.6%和27.8%。这是首次采用折返点相位匹配倍频和双晶体级联三倍频相结合来实现宽带三倍频皮秒紫外激光产生。相关成果发表在Optics and Laser Technology,2021,vol.141,page.107105 上。对高重复频率皮秒再生放大器及之后的倍频、三倍频系统进行了实验研究。首先搭建了再生放大和两级单通放大光路,采用光纤激光器作为种子源,Nd:YVO4晶体作为增益晶体,808nm激光二极管作为泵浦源,获得了10.9W/10ps/100kHz的皮秒脉冲激光。然后将放大后的皮秒激光通过LBO晶体进行倍频和三倍频,并通过调节偏振,改变光路方向,选择激光器输出波长。最终获得倍频光功率为6.5W,脉冲宽度为8ps,三倍频光功率为2.76W,脉冲宽度为7ps。将设计光路研发成激光器样机,整个光路放置在水冷板上,通过水冷机通水散热,并将相关电路固定在水冷板的另一侧,做成了激光器一体机,大大减小了激光器整机体积。
张继业[5]（2021）在《近红外面发射激光器高功率输出及其模式控制的研究》文中研究表明外部光学结构可以作为垂直腔面发射激光器（Vertical-cavity surface-emitting laser,VCSEL）的外腔,使VCSEL的输出功率、光束质量得到提高。外部光学结构可以通过外腔镜、光栅、倍频晶体等等实现相应的功能。外腔镜和垂直腔面发射增益芯片构成光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器（Optically-pumped vertical-external-cavity surface-emitting laser,VECSEL）,采用外部光注入的方式使VECSEL产生激光激射。VECSEL综合了面发射半导体激光器和光泵浦固体激光器的优点,在实现高功率输出的同时,还能保证激光具有高的光束质量与良好的光斑形貌。同时,由于这种结构拥有一个灵活的外腔,可以在腔内放置频率转换、波长调谐或锁模功能的各种光学元件,结合半导体材料宽的激光光谱范围,这种外腔式的面发射激光器结构具有极宽的光谱覆盖范围。因此,VECSEL技术一经出现,即获得了人们的广泛关注。VECSEL用的增益芯片内部各外延层无需掺杂,避免了半导体材料掺杂带来的光吸收等问题,但是VECSEL实现高功率输出的关键在于要有高增益的内部发光区结构。本文采用PISC3D商用软件开展了980 nm波段的VECSEL最核心的多量子阱增益区设计,对量子阱增益光谱及其峰值增益与载流子浓度和温度等关系进行系统的理论优化,并对5种不同势垒构型的量子阱增益特性进行对比,采用双侧Ga As P应变补偿的发光区具有更理想的增益特性。通过Sellmeier公式,探讨了作为DBR反射镜的AlxGa1-xAs材料体系,利用传输矩阵分析了VECSEL中的DBR反射镜的反射谱以及微腔中光场强度的分布特性。经过对VECSEL器件的设计和理论仿真,VECSEL器件实现输出功率达到9.82 W,并且没有饱和;通过改变外腔镜的反射率,VECSEL的激射波长随泵浦功率漂移系数由0.216 nm/W降低至0.16 nm/W,说明了外腔镜反射率会影响VECSEL增益芯片内部热效应,进而影响VECSEL的输出功率。所制备VECSEL在两正交方向上的发散角分别为9.2°和9.0°,激射光斑呈现为良好的圆形。通过对比非线性晶体特性,确定采用LBO做倍频晶体,完成了腔内倍频实验,实现了光束质量M2小于2的488 nm蓝光超过3W的激光功率输出。在980nm波段的VECSEL的基础上,开展了1160nm波段的VECSEL器件结构的设计。由于需要采用高In组分的In Ga As材料作为量子阱,导致高应变的产生,容易产生应变积累效应。为解决应变积累效应,提出了二次应变补偿的设计结构,即先用低P组分的Ga As P作为势垒,再采用高P组分的Ga As P作为应变补偿层。在器件完成制备后,在增益芯片控温-20℃时,实现了最大激光功率1.02W的1164nm波长的激射,其在正交方向上的发散角分别为10.5°和11.9°,光斑形貌为圆形对称结构,均匀性较好。在VECSEL谐振微腔中,根据增益谱随泵浦功率的变化特性,通过增益失谐的设计,提出了一种950 nm和1000 nm波长可转换的VECSEL,实现了超过2 W的最大输出功率。随着泵浦功率的增加,光束质量M2的变化趋势在整体上是下降的。这种可切换的波长操作为仅使用线性腔实现高功率双波长发射提供了一种新的可能性。另外,针对传统的VCSEL缺少对偏振特性的控制能力,研究人员采用多种方法来稳定VCSEL的偏振状态,例如使用精细的金属交错光栅、外部光反馈、电光双折射、光子晶体和高对比度光栅等结构。然而,利用这些复杂的工艺实现VCSEL的大规模制造是非常困难的。因此,在本文中,我们通过增强氧化层的各向异性氧化,提出一种带有梭形氧化孔径的VCSEL,能够实现模式和偏振的控制。对于尺寸为2×4.6μm2和3×6μm2的氧化孔径,VCSEL的正交偏振抑制比分别为22 dB和19 dB。对于孔径为2×4.6μm2的VCSEL,在0.5 m W的输出功率下,边模抑制比超过25dB。最后,实现了单横模单偏振的VCSEL的设计和制造。
常高垒[6]（2020）在《太赫兹量子级联激光器谐振腔：从锁相耦合阵列到偶极天线阵列》文中指出自2002年,太赫兹量子级联激光器（Terahertz Quantum Cascade Laser,THz-QCL）问世以来,由于其能量转换率高、紧凑、轻便、易于集成等优点,成为了THz辐射源研究领域中的焦点。经过近20年的发展,THz-QCL在输出功率、最高工作温度、远场光斑、单模性质以及调谐范围等性能上得到了很大的提高。这些进步不仅得益于量子级联有源区的设计和外延生长技术的提高,同时也得益于人们对THz-QCL波导结构和谐振腔结构的探索。本文以设计出优异的谐振腔结构,以提高THz-QCL输出功率、远场光斑质量以及单模性质关键性能为目的,分别对THz-QCL锁相耦合阵列和双金属波导偶极天线阵列进行了研究。围绕锁相耦合THz-QCL阵列技术路线,以成倍地提高单模激光器的最高输出功率为目的,研究结果如下:1)结合理论和实验研究了掩埋光栅一级分布反馈太赫兹量子级联激光器(1st-DFB-THz-QCL)中的模式竞争和功率特性。理论计算得到掩埋光栅腐蚀深度与两个带边模式的波导损耗、光学限制因子、辐射损耗以及辐射效率的关系。实验和测试表明,激光器辐射波长和掩埋光栅的周期呈正比,激光器可在整个动力学范围内均实现稳定地单模工作。2)结合上述工作,基于倏逝波耦合机制获得了包含有两个1st-DFB-THz-QCLs的锁相耦合激光器。在理论上探究了锁相耦合结构中同相耦合以及反相耦合的阈值条件和模式竞争。从实验上获得了稳定工作的单模输出锁相耦合激光器阵列,其最高输出功率为8.06 mW,是单元器件的1.72倍。光谱以及远场测试结果分别验证了锁相耦合激光器处于稳定地锁相状态,并且通过调节阵列中的单元器件的泵浦电流,实现了对锁相耦合器件一维远场的电调控,其中远场光斑最强点的角度可从-10°到10°连续地电致扫描。围绕双金属波导偶极天线阵列THz-QCL技术路线,以获得高散热性能、高质量远场、高辐射效率、宽频率电调谐等优点为一体的THz-QCL谐振腔为目标,研究结果如下:3)运用偶极天线理论,探讨了单个线性偶极天线以及偶极天线阵列的原理基础,探讨了天线结构的辐射场的辐射角度、辐射损耗等特性。将偶极天线结构和THz双金属波导结构相结合,研究了双金属波导偶极模式的电场分布和功率流特性,进而研究了双金属波导偶极阵列结构中的同相模式和反相模式的特性,揭示了两个模式不能直接用于THz-QCL谐振腔的原因。4)基于同相模式,并采用聚苯丙环丁烯（BCB）介质层和金属反射镜面,设计了新型THz-QC-VCSELs谐振腔结构。该结构利用双向辐射偶极天线的特性,结合双向辐射天然的反相关系,经金属镜将反相位的光场反射回偶极天线的顶部,显着降低谐振腔的辐射效率,实现THz辐射的激射。计算表明,该结构可灵活地控制激射频率以及辐射损耗,并且具有单瓣的远场辐射光斑,模拟得到远场光斑的半高全宽可低至6.5°?8°。提出了新型的谐振腔边界条件——辐射边界条件（Radiation Boundary Condition,RBC）,计算表明,它可减少器件的功耗,提升器件的最高工作温度。探索了Ga As基的BCB键合固化工艺,构建精确厚度的BCB介质层和反射镜,设计并摸索了THz-QC-VCSELs的工艺流程。5)基于反相模式,设计了非均匀偶极天线垂直表面发射的THz-QCL谐振腔。通过模拟数值分析,获得了结构参数和激射频率、辐射损耗的关系。模拟中发现,该谐振腔同时具有高质量远场、窄脊条、辐射损耗大范围可调等优点。在实验上获得了单模、垂直表面激射的THz-QCL,器件远场光斑的半高全宽可低至4.5??16?。实验上探究了非均匀偶极天线THz-QCL的结构调谐以及功率特性,获得了最高输出功率为33.2 mW,功率斜率效率为77.2 mW/A,电光转换效率为0.14%的器件。最后,对进一步提高非均匀偶极天线垂直表面发射的THz-QCL的性能,最终实现连续流模式下,具有高输出功率、高质量远场光斑、宽的电调谐范围性能的THz-QCL做出展望和设想。
俞辰韧[7]（2020）在《太赫兹量子级联激光器中模式选择与辐射效率的控制》文中研究说明太赫兹波在天文学、生物医学、高速通讯、无损检测以及国家安全等方面展现出的巨大应用潜力推动着太赫兹源向小型化、高效率、低成本等方向发展。基于半导体异质结构材料的太赫兹量子级联激光器（Terahertz quantum cascade laser,THz-QCL）作为紧凑型太赫兹源,致力于提高输出功率、光束质量、工作温度以及连续调谐范围等关键性能,不断接近实际应用。本论文简述了太赫兹波的应用以及产生和探测太赫兹波的主要器件;系统介绍了THz-QCL的工作原理、研究现状,以及目前的发展趋势和面临的主要问题;概括总结了半导体激光器中三种常见的谐振腔结构及其工作原理。在上述基础上,本论文着重围绕单模THz-QCL中模式选择以及辐射效率这两个核心问题,开展了系统的理论和实验研究。基于双金属波导结构,分别提出并实现了通过有源布拉格反射镜选模的谐振腔结构,和以光栅耦合器控制辐射效率和光束准直性的谐振腔结构。在充分验证上述两种谐振腔结构的基础上,将有源布拉格反射镜与光栅耦合器集成在同一个双金属波导THz-QCL器件中,近似独立地实现了模式选择和辐射损耗的调控,显着提高了单模THz-QCL在脉冲模式下的峰值功率;并将其与石英增强光声光谱技术结合,初步实现了对硫化氢（H2S）气体的痕量检测,探测极限达到亚ppm量级。主要代表性的创新点如下:1)提出并实现了基于有源布拉格反射镜（Active distributed Bragg reflector,ADBR）选择模式的THz-QCL谐振腔结构,通过ADBR在增益条件下的谐振放大反射峰实现单纵模激射。该谐振腔采用双金属波导并具有2个腔面,在靠近一端腔面处的上金属层中形成周期性空气狭缝作为ADBR并引入吸收边界,另一端为解理腔面。太赫兹波在解理腔面与ADBR之间谐振,并从解理腔面向自由空间辐射。当ADBR区域内波导净增益足够高时,其反射谱在频率接近带边模式处存在带宽极窄（<15 GHz）的谐振放大峰;并在该频率范围内,太赫兹波在谐振腔内往返一次的相位变化量约2π,因此可支持单模激射。实验上,实现了基于ADBR的THz-QCL并获得单模输出。该结构突破了无源DBR在实现单模激射时对腔长的限制,有利于通过提高增益面积增加激光器的输出功率。为了实现稳定的单模激射,采用二维光子晶体代替一维光栅作为ADBR,通过减小禁带的宽度,减小材料增益不均匀对模式选择的影响,最终实现了总长达3.4 mm的基于ADBR的THz-QCL单模输出。2)提出并实现了基于光栅耦合器（Grating coupler,GC）辐射的THz-QCL谐振腔结构,其辐射效率可通过光栅耦合器的结构参数进行灵活的调控。在双金属波导激光器的上金属层中形成周期性空气狭缝作为光栅耦合器。太赫兹波在激光器的两个解理腔面之间谐振,并通过光栅耦合器向自由空间辐射。其优越性体现在:I)通过调节GC的结构参数可在较大范围内控制其辐射损耗。II)由于GC位于谐振腔的一端,该非对称结构使得光束近似单向出射以提高收集效率;其较大的出光面积提高光束的准直性。III)由于采用双金属波导,太赫兹波在有源区内的光学限制因子接近于1,有利于提高激光器的工作温度。以上优越性得到了充分的实验证明:相较于常规单金属波导FP腔THz-QCL,基于GC辐射的双金属波导THz-QCL显着提高了激光功率与工作温度。相较于常规双金属波导FP腔THz-QCL,基于GC辐射的双金属波导THz-QCL虽然温度性能略有下降,但是输出功率和光束质量得到了较大提高。3)基于上述两种谐振腔结构的研究,提出了一种新的近似独立操控模式选择与调节辐射效率的激光器谐振腔结构:将有源布拉格反射镜与光栅耦合器分别集成在双金属波导THz-QCL上金属层的两端,前者实现选模,后者控制辐射效率。在实现稳定单模激射的同时,显着提高了单模激光的功率。20 K下,激光器的脉冲峰值功率达214 m W,相比于同一材料制备的常规单模DFB激光器,峰值功率提高了26.7倍。通过采用改进后的有源区结构和外延材料,获得了频率为3.3 THz的单模THz-QCL,20 K下脉冲峰值功率达366 m W,77 K下峰值功率为246 m W,最高工作温度达147 K。4)以本论文获得的单模THz-QCL作为光源,结合太赫兹石英增强光声光谱（THz-QEPAS）技术搭建了气体检测系统,初步实现了H2S气体的痕量检测,探测极限达到360 ppb。最后,本论文对以下几个方面提出了进一步的研究设想:（I）进一步提高集成ADBR与GC的THz-QCL中的辐射效率与光束准直性;（II）将集成ADBR与GC的THz-QCL推广至连续工作模式,并实现频率调谐。
陆寰宇[8]（2020）在《1.3微米量子点带边模式光子晶体面发射激光器的理论研究与工艺制备》文中进行了进一步梳理1.3μm波段激光有着在光纤中低损耗且色散小的特点,所以1.3微米垂直腔面发射激光器（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser,VCSEL）作为一种具有与光纤耦合效率高、调制速率高的低功耗光源,在大数据中心之间的光互联与中心主干网等中短程需要高传输容量的系统中有着不可取代的优势。但是目前所采用的1.3微米波段垂直腔面发射激光器存在着DBR生长难度高、难以高温工作等问题,而采用光子晶体结构以实现面发射的电泵浦激光器虽然可以无需生长DBR但仍然有着输出功率较低的缺点。本论文通过将具有特殊能带结构的光子晶体结构引入量子点面发射激光器中并加入混合腔的设计,制备出了带边模式的光子晶体面发射激光器（Photonic-Crystal Surface-Emitting Laser,PCSEL）,以达到高温连续激射、降低阈值、提高边模抑制比的目的,并提高输出功率以满足其在实际应用中的条件。本论文主要研究内容和成果如下:1.对光子晶体的特性与光子晶体面发射激光器的谐振与垂直出光原理进行了论述并对如何增强其出光功率做出了讨论。2.对二维光子晶体能带结构的计算方法和光子晶体平带进行了较为详细的介绍和分析。并对实验测量二维光子晶体能带结构的方法进行了论述。3.采用有限元差分法（FDTD）对带边模式光子晶体进行模拟,探究光子晶体各参数对其能带结构的影响并对其能带结构图进行分析,通过调整光子晶体孔径与深度等参数获得在1.3微米波段具有平带奇异点能带结构结构的光子晶体。4.对二维平板光子晶体的制备工艺进中的关键问题行了系统的研究工作,分析了曝光过程中曝光计量以及束流速度对图形的影响,电感耦合等离子体（ICP）刻蚀工艺,深刻蚀光子晶体图形的掩膜选择与制备工艺,并提出了一种新的适用于光子晶体图形深刻蚀的复合掩膜的制备方式,达到简化工艺条件提高光子晶体图形精度的目的。5.首次将具有平带奇异点能带结构的光子晶体引入到带边模式的光子晶体面发射激光器的制备中,从理论上证明具有该结构的光子晶体可以通过增加K空间中Γ点附近群速度为零的位置以提高带边模式光子晶体面发射激光器的谐振效率与输出功率。6.将耦合腔结构应用到1.3μm量子点面发射激光器中,通过将FP腔与光子晶体腔相结合限制光子晶体腔的光泄露,增强光子晶体激光器的横向谐振进一步提高出光功率。得到了室温连续电流条件下输出功率达到13mW且单量子点层阈值电流密度为48.9A/cm2,最小半高宽为0.03nm,且在70 C°条件下仍可工作的面发射激光器。并提出使用具有禁带结构的光子晶体作为限制腔,进一步限制泄露提高输出功率。
黄灿[9]（2020）在《钙钛矿基微纳激光器及其调控研究》文中进行了进一步梳理现代信息技术一个重要发展趋势是器件的小型化、低功耗、以及工作速度的提升。半导体激光器在实际应用和科学研究中均扮演着重要角色,近年来,关于半导体激光器的小型化研究取得了很大进展。然而到目前为止,在实用层面上微纳激光器件仍面临较大的光损耗、较高的激光阈值等问题。为实现可应用层面的微纳激光器,对于寻找高增益、低损耗的新型半导体材料以及更合理的腔体设计的研究一直在进行。近年来,卤化铅钙钛矿半导体在光伏器件领域异军突起,在可见光波段,卤化铅钙钛矿材料作为一种理想的激光增益材料用于制备微纳激光的研究目前已经取得一些进展。然而,目前对钙钛矿微纳激光器的研究仍然有很大提升空间。为此本论文从材料光学性能、腔体优化设计、以及激光发射时域调控等方面展开进一步研究,实现了卤化铅钙钛矿微纳激光器的性能的进一步提升:（1）从增益材料角度出发,针对卤化铅钙钛矿单晶材料中的激子效应不够显着、缺乏机械柔性以及不易于其他光学平台集成的特点,本文首先介绍了制备钙钛矿纳米薄片的溶液合成法以及化学气相沉积法两种制备方法。在测量利用溶液法合成的少层钙钛矿的线性光学性质时发现其吸收和光致发光光谱相对三维钙钛矿均明显蓝移,且蓝移量与材料层数紧密相关,从而证实了量子限域效应和介电屏蔽效应对材料能带的影响。其次,在研究其三次谐波信号产生时发现在材料的激子吸收峰附近三次谐波信号出现峰值,并且强光泵浦下三次谐波峰值蓝移,证明了激子效应可以显着影响材料中的三次谐波产生过程。在利用化学气相沉积法合成的钙钛矿纳米薄片中,样品横向尺寸可达百微米且具有良好的机械柔性,飞秒泵浦下可发射激光,表明这种材料在微纳激光领域内具有潜在的应用价值。（2）从腔体设计角度出发,本文通过电子束曝光和等离子体刻蚀等技术制备功能性的氮化硅基底,并通过纳米转移的方法,制备出钙钛矿薄片和氮化硅基底的混合结构微腔激光器,并在实验上实现了钙钛矿激光的波长调谐、模式数目控制、方向发射、激光阵列发射以及耦合腔激光相互作用等功能,展示了一种不产生损伤钙钛矿材料光学性能并精确调控其激光行为的方法。（3）作为一种可以突破光学衍射极限的方案,表面等离子体激光器有望在未来的集成光学中发挥重要作用。本文随后研究了基于卤化铅钙钛矿的混合模式表面等离子体激光器。实验中首先以器件发射光的偏振、拟合的自发辐射系数、激光器阈值和钙钛矿增益层厚度之间的对应关系以及发射激光的瞬态时间响应作为判据,证实器件可以发射基于混合模式表面等离子体共振模式的纳米激光。随后还通过化学气相沉积的方法改变材料中卤族元素的配比从而调节表面等离子体激光器的发射波长。此外,通过制备钙钛矿/金属/氧化硅微盘,以及钙钛矿/金属/氧化硅条形槽阵列证实可以由基底形状调控表面等离子体激光模式。（4）在时域调控方面,利用连续区束缚态这一概念,本文研究了钙钛矿发射激光的时域信号调控。实验中首先利用钙钛矿薄膜制备平板光子晶体,论证了所设计的结构可以产生基于对称保护型连续区束缚态的单模激光。随后利用连续区束缚态中远场特性,引入折射率虚部这一新的自由度,通过控制光与泵浦光不重合的空间泵浦构型改变钙钛矿平板光子晶体中折射率虚部的不对称分布,引起平板光子晶体中连续区束缚态模式激光远场偏振特性的改变,直接对激光的远场图案进行调制进而实现了光开关功能。实验中得到的激光调制速度可达1.5 ps。
曾元松[10]（2020）在《片上集成电控扫描纳米天线阵列研究》文中研究说明能够动态地控制光束方向的光束扫描器件是传感,成像,图像投影,显示,光检测和测距（Light detection and ranging,Li DAR）等众多技术的关键组件。传统的机械式或液晶光束扫描器件这些方法较低的响应速度和庞大的体积严重地限制了他们的应用前景。近年来,得益于微加工工艺的发展,基于集成光学芯片的片上光束扫描器迅速发展并成为未来无人驾驶,虚拟现实等应用的潜在解决方案。相比于机械式的光束扫描,片上集成光束扫描器允许将数千个光天线集成到指甲盖尺寸的面积内,大幅缩减器件体积的同时能够提供高达GHz的捷变光束扫描。纳米天线的概念借鉴于微波天线工程,泛指能够在亚波长尺度下与自由空间光相互作用的纳米结构。由于纳米天线能够将光聚焦到亚波长的尺度下并改变光与物质的相互作用,近些年来,纳米天线受到了广泛的关注。在集成光芯片中,基于纳米天线概念的器件实现了一些传统方法无法实现或难以获得的功能,包括可重构的片上互连,片上微流式细胞仪,无线片上通信与网络。但是,目前对纳米天线的研究大多集中在如何利用纳米天线单元调控光与物质相互作用以及如何对面内传播的光进行操纵,纳米天线以及纳米天线阵列在集成光束扫描器中的应用潜力尚未得到充分挖掘。本文旨在对片上集成纳米天线阵列进行研究,充分利用纳米天线所带来的灵活的设计自由度,聚焦于提升器件效率与拓宽扫描角度两个关键问题,发展电控扫描纳米天线阵列,提升片上光束扫描器的性能。本文的主要贡献概括如下:1.设计了一种频控扫描大规模等离子体激元纳米天线阵列。该纳米天线阵列由一种新型等离子体激元波导馈电,其工作在纳米带线和银薄膜所支持的混合模式。通过适当地设计波导的尺寸,可以实现低的传播损耗。借助低损耗等离子体激元波导,实现了窄光束的频控扫描,并进行了实验验证。此外,对离域表面等离子体激元的影响进行了讨论。2.提出了新型硅基纳米天线和移相器,分别实现了高效的单向辐射以及同时具有低半波电压和低移相损耗的电光移相器。利用所提出的硅基纳米天线作为相控单元,所构成的硅基相控阵天线相比于常规波导光栅阵列天线有着显着的增益提升。3.在片上光束扫描器件的研究中,宽角扫描是至关重要的。针对该问题,设计了三款纳米天线阵列来扩展片上光束扫描器件的扫描范围。（a）设计了一种硅基共口径波束切换纳米天线阵列,在相同的带宽下,将硅基频控扫描的范围拓宽了近3倍。该设计利用了纳米天线所提供的设计灵活性,结合了硅基模分复用技术,以实现多个共口径子阵的波导-天线耦合的独立控制以及高效的波束切换。对所提出的纳米天线阵列的工作原理和设计准则进行了详细介绍。（b）设计了一种等离子体激元阻抗调制纳米天线。该阻抗调制纳米天线可提供超过90°的频控扫描范围。（c）设计了一种亚波长周期结构加载的宽角扫描硅基相控阵天线。该设计克服了目前硅基光束扫描器件中,宽扫描范围与低波导串扰之间存在的矛盾关系;在实现宽角扫描的同时,将相邻光波导的间距控制在了0.71个波长,保证了低的片上串扰。其利用了龙勃透镜的宽视角特性并采用了基于有源单元方向图的方向图综合方法,实现了180°的无栅瓣扫描范围并且在大角度扫描下仍具有低的增益下降。
二、The Gain Properties of 1-D Active Photonic Crystal（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、The Gain Properties of 1-D Active Photonic Crystal（论文提纲范文）
（1）低维镉系半导体纳米材料的结构调控及光学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的与意义 |
| 1.2 低维半导体纳米材料的光学特性 |
| 1.2.1 胶体半导体量子点的光学特性 |
| 1.2.2 核壳异质结构对光学特性的影响 |
| 1.2.3 低维纳米材料的形貌对光学特性的影响 |
| 1.2.4 低维半导体纳米材料光学增益特性 |
| 1.3 低维半导体纳米材料的应用 |
| 1.3.1 发光二极管应用 |
| 1.3.2 微纳激光器应用 |
| 1.3.3 光电转化及光催化应用 |
| 1.4 研究现状分析 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 单层核壳量子点发光及波导性质研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 CdSe/CdS核壳量子点的制备与表征 |
| 2.3 量子点掺杂的聚合物微纤维的制备 |
| 2.4 量子点掺杂聚合物微纤维的波导光学特性研究 |
| 2.4.1 聚合物微纤维的波导模型 |
| 2.4.2 量子点聚合物微纤维的波导性质研究 |
| 2.5 LED激发的量子点有源光波导结构 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 多层核壳量子点光学特性及激射研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 ZnS包覆CdSe/CdS多层核壳量子点的制备与表征 |
| 3.3 CdSe/CdS/ZnS多层核壳量子点的光学特性研究 |
| 3.3.1 变温光致发光光谱研究 |
| 3.3.2 光致发光稳定性研究 |
| 3.4 CdSe/CdS/ZnS激光应用研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 梯度合金核壳量子点光学增益特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 梯度合金核壳量子点的制备与表征 |
| 4.2.1 三种核壳结构量子点的制备 |
| 4.2.2 三种核壳结构量子点的表征 |
| 4.3 俄歇复合过程研究 |
| 4.3.1 量子点中的俄歇复合过程 |
| 4.3.2 量子点中平均激子数量的确定 |
| 4.3.3 双激子俄歇复合寿命的计算 |
| 4.4 放大自发辐射研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 二维硒化镉纳米片表面相关光学特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 CdSe纳米片的制备与表征 |
| 5.2.1 CdSe纳米片的制备 |
| 5.2.2 CdSe纳米片的表征 |
| 5.3 CdSe纳米片的光学特性研究 |
| 5.3.1 CdSe纳米片的变温光谱研究 |
| 5.3.2 CdSe纳米片的低温光谱研究 |
| 5.3.3 有机物包覆钝化的低温光谱研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（2）1.3μm高速光子晶体面发射激光器与拓扑面发射激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 高速半导体激光器及其研究状况概述 |
| 1.2.1 高速垂直腔面发射激光器(VCSELs)概述 |
| 1.2.2 高速分布反馈(DFB)激光器概述 |
| 1.2.3 高速量子级联激光器(QCLs)概述 |
| 1.2.4 高速光子晶体激光器(PCLs)概述 |
| 1.2.5 高速半导体激光器的瓶颈及发展趋势 |
| 1.3 光子晶体面发射激光器(PCSELs)研究进展 |
| 1.3.1 大面积相干1.3μm PCSELs |
| 1.3.2 PCSELs的光束模式控制 |
| 1.3.3 PCSELs的光束控制 |
| 1.3.4 高亮度PCSELs |
| 1.4 拓扑光子学 |
| 1.4.1 从拓扑电子学到拓扑光子学 |
| 1.4.2 拓扑光子晶体激光器研究进展 |
| 1.5 涡旋光束 |
| 1.5.1 涡旋光束的发展历程 |
| 1.5.2 涡旋光束光通信原理及优势 |
| 1.5.3 OAM模式的复用与解复用 |
| 1.5.4 OAM编码通信技术 |
| 1.5.5 拓扑涡旋激光器研究进展 |
| 1.6 本论文选题依据及主要研究内容 |
| 第二章 高速光子晶体面发射激光器的理论基础 |
| 2.1 半导体激光器速率方程理论 |
| 2.1.1 量子阱激光器速率方程模型 |
| 2.1.2 量子级联激光器速率方程模型 |
| 2.1.3 量子点激光器速率方程模型 |
| 2.2 半导体激光器的直接调制原理 |
| 2.3 光子晶体面发射激光器(PCSELs)的理论基础 |
| 2.3.1 PCSELs带边激射原理 |
| 2.3.2 PCSELs阈值增益 |
| 2.3.3 PCSELs输出光功率 |
| 2.3.4 PCSELs输出光功率的提高方法 |
| 2.3.5 PCSELs三维耦合波理论 |
| 2.4 Purcell因子和自发辐射因子 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 拓扑光子学基础 |
| 3.1 拓扑绝缘体与Dirac方程 |
| 3.1.1 Dirac方程和束缚态的解 |
| 3.1.2 修正的Dirac方程与Z2 拓扑不变量 |
| 3.1.3 拓扑不变量与量子相变 |
| 3.1.4 拓扑保护的边界态解 |
| 3.2 拓扑物理中的经典模型 |
| 3.2.1 Su-Schrieffer-Hegger(SSH)模型 |
| 3.2.2 Haldane模型 |
| 3.2.3 Bernevig-Hughes-Zhang(BHZ)模型 |
| 3.3 光子Dirac锥及其相关物理 |
| 3.3.1 光子晶体中的Dirac锥 |
| 3.3.2 Dirac 光局域模 |
| 3.4 二维光子拓扑绝缘体 |
| 3.4.1 光子拓扑绝缘体中的拓扑不变量 |
| 3.4.2 赝时间反转对称性与赝自旋 |
| 3.4.3 二维拓扑保护边缘态 |
| 3.4.4 拓扑光子晶体的k·P模型 |
| 3.4.5 拓扑光子相变机理 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 1.3μm 高速光子晶体面发射激光器研究 |
| 4.1 双晶格光子晶体谐振腔 |
| 4.1.1 双晶格光子晶体谐振腔的概念 |
| 4.1.2 双晶格光子晶体谐振腔晶格间距的调谐 |
| 4.2 1.3μm高速双晶格光子晶体面发射激光器设计 |
| 4.2.1 异质PCSELs的结构设计 |
| 4.2.2 理论分析 |
| 4.2.3 结论 |
| 4.3 基于Dirac点 1.3μm高速光子晶体面发射激光器的设计 |
| 4.3.1 研究背景 |
| 4.3.2 理论基础 |
| 4.3.3 器件设计 |
| 4.3.4 仿真结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 1.3μm 高速拓扑体态面发射激光器研究 |
| 5.1 高速拓扑体态面发射激光器的设计 |
| 5.1.1 二维拓扑光子晶体谐振腔的设计 |
| 5.1.2 仿真结果 |
| 5.2 理论分析 |
| 5.2.1 蜂窝光子晶体的紧束缚模型 |
| 5.2.2 基于赝自旋能带反转分析 |
| 5.2.3 拓扑谐振腔支持的腔模 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 1.3μm 高速 Dirac 涡旋腔面发射激光器研究 |
| 6.1 矢量光束的理论基础 |
| 6.2 Dirac涡旋腔 |
| 6.2.1 对DFB激光器和VCSELs的拓扑理解 |
| 6.2.2 Jackiw-Rossi零模 |
| 6.2.3 Dirac涡旋腔的参数 |
| 6.2.4 Dirac涡旋腔的性质 |
| 6.3 1.3μm 高速 Dirac 涡旋腔面发射激光器的设计 |
| 6.3.1 异质 Dirac 涡旋腔的设计 |
| 6.3.2 仿真结果 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本论文主要完成工作 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）集成光学微腔中模式成像与微纳传感研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 集成光学微腔的发展状况 |
| 1.2.1 集成微腔的光场成像 |
| 1.2.2 集成微腔中的模式耦合与调控 |
| 1.2.3 集成微腔的激光特性 |
| 1.2.4 集成微腔的传感应用 |
| 1.3 本论文主要研究内容 |
| 第2章 集成微腔的基础理论分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 圆形回音壁微腔的理论模型 |
| 2.2.1 几何光学模型 |
| 2.2.2 电磁场理论模型 |
| 2.3 变形微腔中的模式分析 |
| 2.3.1 相空间线光学分析法 |
| 2.3.2 相空间波动光学分析法 |
| 2.4 微腔的重要表征参数 |
| 2.4.1 品质因子 |
| 2.4.2 光子寿命 |
| 2.4.3 自由光谱范围 |
| 2.4.4 模式体积 |
| 2.5 微腔与波导的耦合理论 |
| 2.5.1 常用的微腔耦合方式 |
| 2.5.2 微腔波导耦合方程 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 集成微腔内部光场成像 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 微腔内光场成像的理论分析 |
| 3.2.1 成像原理 |
| 3.2.2 自由载流子吸收效应和非辐射复合热效应 |
| 3.2.3 探测光的位置影响 |
| 3.3 光场成像的实验验证 |
| 3.3.1 微腔波导结构的制备工艺 |
| 3.3.2 微腔波导耦合结构设计 |
| 3.3.3 微腔光场成像光路与测量分析 |
| 3.3.4 圆形微腔内的光场强度分布 |
| 3.3.5 变形微腔内的光场成像 |
| 3.3.6 变形微腔内的可逆混沌辅助隧穿效应 |
| 3.4 测量系统中误差分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 集成微腔中的模式耦合与调控 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 无源微腔中的模式耦合 |
| 4.2.1 模式Q值增高的理论分析 |
| 4.2.2 硅基微腔模式耦合的实验验证 |
| 4.3 有源微腔中的模式调控 |
| 4.3.1 钙钛矿圆形微腔波导耦合双向输出 |
| 4.3.2 钙钛矿圆形微腔波导耦合单向输出 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 集成微腔超分辨传感成像 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 微腔超分辨成像理论分析 |
| 5.2.1 钙钛矿微腔超分辨成像原理 |
| 5.2.2 成像激光模式的选择 |
| 5.2.3 钙钛矿单晶片的缺陷影响 |
| 5.3 钙钛矿微腔超分辨成像实验验证 |
| 5.3.1 超分辨成像测量光路 |
| 5.3.2 两至三个物体间的超分辨成像 |
| 5.3.3 多个结构间的超分辨成像 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（4）全固态激光器高效倍频、三倍频研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 全固态激光频率转化激光器技术特点 |
| 1.2 纳秒固体非线性频率转换激光器研究进展 |
| 1.3 皮秒固体非线性频率转换激光器研究进展 |
| 1.4 固体非线性频率转换激光的发展方向 |
| 1.5 本论文的主要研究内容 |
| 第2章 晶体微结构倍频研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 KDP晶体微结构倍频研究 |
| 2.2.1 实验过程 |
| 2.2.2 结果与讨论 |
| 2.3 ANDS晶体微结构倍频研究 |
| 2.3.1 实验过程 |
| 2.3.2 结果与讨论 |
| 2.4 本章小节 |
| 第3章 高转率355nm紫外激光器研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论分析 |
| 3.2.1 LBO晶体介绍 |
| 3.2.2 非线性过程理论 |
| 3.2.3 谐振腔设计 |
| 3.3 凹凸腔设计的紫外激光器 |
| 3.3.1 实验过程 |
| 3.3.2 结果与讨论 |
| 3.4 平平腔设计的紫外激光器 |
| 3.4.1 实验过程 |
| 3.4.2 结果与讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 宽带皮秒激光器频率转换特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单块KDP晶体折返点相位匹配 |
| 4.2.1 宽带倍频和三倍频转换困难 |
| 4.2.2 几种宽带非线性频率转换方法介绍 |
| 4.2.3 折返点相位匹配的理论分析 |
| 4.2.4 KDP晶体实现折返点相位匹配实验 |
| 4.3 LBO晶体级联三倍频 |
| 4.4 多种晶体组合的宽带频率转换研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 高重复频率皮秒激光放大及频率转换特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 皮秒再生放大器工作原理及实验 |
| 5.2.1 皮秒再生放大器工作原理 |
| 5.2.2 再生放大实验 |
| 5.2.3 结果与讨论 |
| 5.3 两级行波放大实验 |
| 5.3.1 单通放大实验 |
| 5.3.2 结果与讨论 |
| 5.4 自由切换三波长输出高重频皮秒激光器 |
| 5.4.1 皮秒激光器频率转换实验 |
| 5.4.2 结果与讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文及专利 |
| 附件 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（5）近红外面发射激光器高功率输出及其模式控制的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 光泵浦垂直外腔面发射激光器 |
| 1.2.1 VECSEL的由来 |
| 1.2.2 VECSEL的优势 |
| 1.2.3 高功率输出的研究进展 |
| 1.2.4 VECSEL的应用 |
| 1.2.5 VECSEL的研究意义 |
| 1.3 电泵浦垂直腔面发射激光器 |
| 1.3.1 VCSEL研究进展 |
| 1.3.2 VCSEL发展与应用 |
| 1.3.3 单模单偏振VCSEL的研究意义 |
| 1.3.4 单模单偏振VCSEL的研究现状 |
| 1.4 本论文的研究目的与研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 VECSEL外延结构设计 |
| 2.1 激光操作原理 |
| 2.2 VECSEL的工作原理 |
| 2.3 外腔:形状和设计 |
| 2.4 增益区的设计 |
| 2.4.1 应变量子阱结构模拟 |
| 2.4.2 量子阱的应变 |
| 2.4.3 增益区的数值模拟 |
| 2.5 DBR反射镜设计 |
| 2.6 周期性谐振增益结构 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 VECSEL外延生长和制备 |
| 3.1 外延生长技术 |
| 3.1.1 VECSEL的外延生长 |
| 3.1.2 外延生长后特性测试 |
| 3.2 VECSEL封装技术研究 |
| 3.2.1 外延片清洗 |
| 3.2.2 表面金属化 |
| 3.2.3 焊接封装 |
| 3.2.4 外延片衬底刻蚀工艺 |
| 3.3 PL光谱和反射谱 |
| 3.4 VECSEL的热管理研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 980nm VECSEL实验研究 |
| 4.1 980nm高功率VECSEL |
| 4.1.1 VECSEL的泵浦方式 |
| 4.1.2 VECSEL输出特性 |
| 4.2 VECSEL倍频特性的研究 |
| 4.2.1 倍频基本原理 |
| 4.2.2 倍频实验研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 1160 nm VECSEL实验研究 |
| 5.1 1160nm VECSEL基本概述 |
| 5.2 应变量子阱结构模拟 |
| 5.3 器件结构设计 |
| 5.4 输出特性分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 波长可转换的高功率VECSEL |
| 6.1 双波长VECSEL基本概述 |
| 6.2 器件的性质 |
| 6.3 输出特性分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 面发射激光器的模式控制 |
| 7.1 VCSEL设计 |
| 7.1.1 器件结构描述 |
| 7.1.2 VCSEL的特性参数 |
| 7.1.3 各向异性侧氧化分析 |
| 7.2 器件制备工艺流程 |
| 7.2.1 光刻技术 |
| 7.2.2 刻蚀工艺 |
| 7.2.3 选择性氧化工艺 |
| 7.2.4 工艺流程 |
| 7.3 测试结果与分析 |
| 7.4 本章小结 |
| 第8章 总结 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 论文工作的创新点 |
| 8.3 论文展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）太赫兹量子级联激光器谐振腔：从锁相耦合阵列到偶极天线阵列（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 量子级联激光器 |
| 1.1.1 带间和子带间跃迁 |
| 1.1.2 量子级联激光器的有源区设计 |
| 1.2 THz-QCL的波导结构 |
| 1.2.1 半绝缘表面等离子体波导 |
| 1.2.2 双金属波导 |
| 1.3 THz-QCL谐振腔结构 |
| 1.4 激光器波导结构及谐振腔的模拟方法 |
| 1.4.1 有限元方法 |
| 1.4.2 有限差分时域 |
| 1.4.3 介电常数的计算 |
| 1.5 论文主要内容 |
| 第2章 基于掩埋光栅的一级分布反馈THz-QCL |
| 2.1 有源区材料的外延生长和性能验证 |
| 2.2 分布反馈理论 |
| 2.3 掩埋光栅DFB的结构设计 |
| 2.3.1 掩埋光栅无限周期结构的模拟 |
| 2.3.2 有限周期个数谐振腔的模拟 |
| 2.4 关键工艺 |
| 2.5 测试和讨论 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 倏逝波耦合THz-QCL锁相耦合器件 |
| 3.1 平行波导耦合理论 |
| 3.2 锁相耦合器件结构和模拟 |
| 3.3 器件制备方法 |
| 3.4 实验结果和讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 太赫兹波段双金属波导偶极天线原理和特性 |
| 4.1 线性偶极天线理论基础 |
| 4.2 线性偶极天线阵列理论基础 |
| 4.3 双金属波导偶极模式 |
| 4.4 双金属波导偶极阵列中的两个模式 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 垂直腔表面发射太赫兹量子级联激光器的设计和工艺探索 |
| 5.1 双向辐射反相耦合THz-QC-VCSEL的设计 |
| 5.1.1 双向辐射反相耦合的结构与原理 |
| 5.1.2 双向辐射反相耦合阵列中激射模式特性和功率特性 |
| 5.1.3 谐振腔的三维模拟以及辐射边界条件 |
| 5.2 器件的关键工艺探索以及制备流程 |
| 5.2.1 BCB键合工艺 |
| 5.2.2 器件的制备流程 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 非均匀偶极天线阵列的垂直表面发射THz-QCL |
| 6.1 器件的模型与设计 |
| 6.2 器件的制备 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 存在的问题和展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）太赫兹量子级联激光器中模式选择与辐射效率的控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 太赫兹应用 |
| 1.1.1 天文学 |
| 1.1.2 生物医学 |
| 1.1.3 高速通信 |
| 1.1.4 无损检测与安检 |
| 1.2 太赫兹探测技术与探测器 |
| 1.3 太赫兹源 |
| 1.3.1 光导天线 |
| 1.3.2 非线性效应产生THz辐射 |
| 1.3.3 太赫兹激光器 |
| 1.4 论文主要内容 |
| 第2章 太赫兹量子级联激光器的原理、现状与挑战 |
| 2.1 太赫兹量子级联激光器(THz-QCL)概述 |
| 2.2 中红外量子级联激光器的能带结构 |
| 2.3 太赫兹量子级联激光器的有源区结构 |
| 2.4 太赫兹量子级联激光器的波导结构 |
| 2.5 太赫兹量子级联激光器的现状与挑战 |
| 2.5.1 高工作温度 |
| 2.5.2 高输出功率与光束准直性 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 谐振腔理论与仿真 |
| 3.1 法布里-珀罗(Fabry-Pérot,FP)标准具 |
| 3.2 耦合腔 |
| 3.3 周期性波导结构 |
| 3.3.1 光子晶体能带理论 |
| 3.3.2 分布式布拉格反射镜(Distributed Bragg reflector,DBR)激光器 |
| 3.3.3 分布反馈激光器(Distributed feedback laser,DFB laser) |
| 3.4 电磁场仿真 |
| 3.4.1 亥姆霍兹方程 |
| 3.4.2 全波有限元方法 |
| 3.5 激光器的重要参数 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于有源分布式布拉格反射镜选模的THz-QCL |
| 4.1 引言 |
| 4.2 器件结构与模拟 |
| 4.3 制备与测试 |
| 4.4 结果与分析 |
| 4.5 有源分布式布拉格反射器的优化 |
| 4.5.1 二维光子晶体的设计与模拟 |
| 4.5.2 结果与分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 基于光栅耦合器耦合输出的THz-QCL |
| 5.1 引言 |
| 5.2 器件结构、原理与模拟 |
| 5.3 制备与测试 |
| 5.4 结果分析与讨论 |
| 5.5 针对宽增益材料制备基于光栅耦合器出射的THz-QCL |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 独立控制模式选择与辐射效率的THz-QCL |
| 6.1 器件结构、原理与仿真 |
| 6.2 实验结果与分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 THz-QCL应用于痕量气体检测的研究 |
| 7.1 痕量气体检测技术 |
| 7.1.1 石英增强光声光谱技术 |
| 7.1.2 THz辐射在光谱式痕量气体检测中的应用 |
| 7.2 高功率单模THz-QCL在 H_2S气体检测的应用 |
| 7.2.1 实验装置与参数 |
| 7.2.2 H_2S气体探测系统检测结果与性能评估 |
| 7.3 本章小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 存在的问题与展望 |
| 参考文献 |
| 附录Ⅰ 外延片材料结构 |
| 附录Ⅱ 激光器功率标定 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（8）1.3微米量子点带边模式光子晶体面发射激光器的理论研究与工艺制备（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 光子晶体概述 |
| 1.2.1 光子晶体简介 |
| 1.2.2 光子晶体类型 |
| 1.2.3 光子晶体研究方法 |
| 1.3 光子晶体特性 |
| 1.3.1 光子禁带 |
| 1.3.2 光子局域 |
| 1.3.3 Purcell效应 |
| 1.3.4 偏振特性 |
| 1.4 光子晶体应用 |
| 1.4.1 光子晶体波导 |
| 1.4.2 光子晶体光纤 |
| 1.4.3 微波天线 |
| 1.4.4 光子晶体超棱镜 |
| 1.4.5 光子晶体激光器 |
| 1.5 本论文主要工作 |
| 第2章 光子晶体带边模式激光器基础 |
| 2.1 带边模式光子晶体激光器基本原理 |
| 2.2 带边模式光子晶体面发射激光器研究进展 |
| 2.3 带边模式光子晶体激光器功率增强方法 |
| 2.3.1 垂直方向加入布拉格反射镜(DBR) |
| 2.3.2 非对称空气孔增强垂直辐射常数 |
| 2.3.3 双晶格光子晶体结构 |
| 2.3.4 耦合腔 |
| 2.3.5 引入拓扑光子晶体 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 光子晶体能带计算与测试 |
| 3.1 光子晶体能带计算 |
| 3.1.1 平面波展开法(Plane Wave Expansion Method,PWM) |
| 3.1.2 传输矩阵法(Transfer Matrix Methods,TMM) |
| 3.1.3 有限时域差分法 |
| 3.2 FDTD软件模拟 |
| 3.3 能带测试方法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 光子晶体面发射激光器的制备 |
| 4.1 光子晶体面发射激光器制备工艺流程 |
| 4.2 电子束曝光 |
| 4.2.1 电子束曝光简介 |
| 4.2.2 电子束曝光光刻胶与掩膜制备工艺 |
| 4.2.3 电子束曝光设备的操作与相关问题 |
| 4.3 薄膜生长工艺 |
| 4.4 光刻工艺 |
| 4.5 刻蚀工艺 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 采用平带结构进行功率增强的PCSEL |
| 5.1 平带理论 |
| 5.1.1 完全平带 |
| 5.1.2 部分平带 |
| 5.2 平带增强功率原理 |
| 5.3 具有平带的耦合腔1.3μm量子点PCSEL测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结和展望 |
| 6.1 本论文主要完成工作 |
| 6.2 在学期间所取得的主要成果和创新工作 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）钙钛矿基微纳激光器及其调控研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 半导体微纳激光器的发展历程 |
| 1.2.1 微纳激光器的腔体设计 |
| 1.2.2 半导体微纳激光器中的增益介质 |
| 1.2.3 激子激光 |
| 1.3 钙钛矿微纳激光研究现状及分析 |
| 1.3.1 卤化铅钙钛矿材料中的本征激光 |
| 1.3.2 光学微腔集成的钙钛矿激光 |
| 1.3.3 后加工的钙钛矿激光 |
| 1.3.4 钙钛矿激子激光 |
| 1.3.5 研究现状分析 |
| 1.4 本论文主要研究内容 |
| 第2章 钙钛矿纳米薄片的光学性质 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 钙钛矿纳米薄片的合成 |
| 2.2.1 溶液合成法 |
| 2.2.2 化学气相沉积 |
| 2.3 少层钙钛矿材料的线性光学性质 |
| 2.4 少层钙钛矿的非线性光学性质 |
| 2.5 钙钛矿纳米薄片中的微纳激光 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 可调微盘激光器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 钙钛矿/氮化硅混合结构激光 |
| 3.2.1 基底调控钙钛矿激光的发射机制 |
| 3.2.2 钙钛矿/氮化硅混合结构激光 |
| 3.2.3 钙钛矿/氮化硅混合结构激光波长调控 |
| 3.2.4 钙钛矿/氮化硅混合结构激光模式调控 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 可调表面等离子体激光器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于钙钛矿的混合模式表面等离子体激光 |
| 4.2.1 钙钛矿混合模式表面等离子体激光的数值模拟 |
| 4.2.2 钙钛矿混合模式表面等离子体激光的实验验证 |
| 4.2.3 钙钛矿混合模式表面等离子体激光波长调控 |
| 4.3 混合模式表面等离子体激光的模式调控 |
| 4.4 混合模式表面等离子体激光阵列 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 对称保护BIC模式激光全光开关 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 平板光子晶体中的连续区束缚态 |
| 5.2.1 连续区束缚态形成机理 |
| 5.2.2 对称保护BIC的退化 |
| 5.3 对称保护BIC激光 |
| 5.3.1 结构设计和器件制备 |
| 5.3.2 对称保护型BIC激光远场特性 |
| 5.4 对称保护BIC激光的全光开关 |
| 5.4.1 对称保护BIC激光远场图案与泵浦光对称性的联系 |
| 5.4.2 基于对称保护BIC激光的全光开关 |
| 5.4.3 超快光开关的微观机理解释 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）片上集成电控扫描纳米天线阵列研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究历史与现状 |
| 1.2.1 集成光学与集成光学器件简介 |
| 1.2.1.1 硅基集成光学及器件 |
| 1.2.1.2 等离子体激元集成光学及器件 |
| 1.2.2 纳米天线的发展历史与研究现状 |
| 1.2.3 片上集成光束扫描器件研究现状 |
| 1.2.3.1 相控扫描 |
| 1.2.3.2 频控扫描 |
| 1.2.3.3 光束切换实现扫描 |
| 1.2.3.4 总结 |
| 1.3 本文的主要贡献与创新 |
| 1.4 本文的结构安排 |
| 第二章 频控扫描大规模纳米天线阵列 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 低损耗表面等离子体激元波导 |
| 2.2.1 波导结构及场分布 |
| 2.2.2 工作模式分析及对比 |
| 2.3 新型纳米带线馈电的纳米贴片天线阵列 |
| 2.3.1 阵列设计与光束扫描 |
| 2.3.2 高阶模的影响 |
| 2.3.3 与光栅天线的对比 |
| 2.4 离域表面等离子体激元对阵列的工作状态的影响 |
| 2.4.1 扫描盲点的成因 |
| 2.4.2 平面波入射的阵列响应 |
| 2.4.3 对谐振频率的影响分析 |
| 2.5 实验验证 |
| 2.5.1 制备流程及样品图 |
| 2.5.2 理论模型 |
| 2.5.3 实测结果 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 高效率硅基纳米天线及移相器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于周期结构石墨烯的电光移相器 |
| 3.2.1 传统包层调制电光移相器 |
| 3.2.2 基于周期结构石墨烯的新型电光移相器 |
| 3.3 高效率硅基纳米天线 |
| 3.3.1 天线设计 |
| 3.3.2 结果分析 |
| 3.3.3 相控扫描 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 硅基共口径波束切换纳米天线阵列 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 共口径纳米天线阵工作原理 |
| 4.2.1 器件总体结构 |
| 4.2.2 天线单元的设计 |
| 4.2.3 极分复用共口径纳米天线阵 |
| 4.2.4 空分复用共口径纳米天线阵 |
| 4.3 波束切换拓宽扫描角 |
| 4.3.1 共口径纳米天线阵列设计 |
| 4.3.2 模分复用器 |
| 4.3.3 过渡结构 |
| 4.3.4 器件总体效率 |
| 4.3.5 结果分析 |
| 4.4 等离子体激元阻抗调制纳米天线 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于亚波长周期结构的宽角扫描硅基相控阵天线 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于亚波长周期结构的硅基龙勃透镜 |
| 5.3 龙勃透镜加载的纳米天线阵 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
四、The Gain Properties of 1-D Active Photonic Crystal（论文参考文献）
- [1]低维镉系半导体纳米材料的结构调控及光学特性研究[D]. 余佳豪. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [2]1.3μm高速光子晶体面发射激光器与拓扑面发射激光器研究[D]. 李儒颂. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(08)
- [3]集成光学微腔中模式成像与微纳传感研究[D]. 汪帅. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [4]全固态激光器高效倍频、三倍频研究[D]. 杨厚文. 山东大学, 2021(10)
- [5]近红外面发射激光器高功率输出及其模式控制的研究[D]. 张继业. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(03)
- [6]太赫兹量子级联激光器谐振腔：从锁相耦合阵列到偶极天线阵列[D]. 常高垒. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2020(01)
- [7]太赫兹量子级联激光器中模式选择与辐射效率的控制[D]. 俞辰韧. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2020(03)
- [8]1.3微米量子点带边模式光子晶体面发射激光器的理论研究与工艺制备[D]. 陆寰宇. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2020(08)
- [9]钙钛矿基微纳激光器及其调控研究[D]. 黄灿. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [10]片上集成电控扫描纳米天线阵列研究[D]. 曾元松. 电子科技大学, 2020(03)