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基于自相位调制效应的硅基中红外全光二极管

张学智 冯鸣 张心正

基于自相位调制效应的硅基中红外全光二极管

张学智, 冯鸣, 张心正
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  • 信号单向导通器件是集成光学中一种重要的基本元件, 而中红外波段在空间遥感, 光谱分析等领域都有极其重要的应用. 本文提出了一种由两个硅基微环谐振腔构成, 基于自相位调制效应的硅基中红外全光二极管, 并利用数值模拟的方法进行了分析. 结果表明, 在输入光强为0.5 mW到20 mW之间时, 其非互易导通率可以大于20 dB, 且正向透过时损耗小于10 dB. 此外, 本文还讨论了环形谐振腔中的线性吸收率, 以及双稳态效应对结果的影响.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2010CB934101)、国家自然科学基金(批准号: 60708001)、 高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20070055082)、天津市国际科技合作项目(批准号: 11ZCGHHZ01000) 和高等学校学科创新引智计划(批准号:B07013)资助的课题.
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    Alduino A, Paniccia M 2007 Nat. Photonics. 1 153

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    Lee B G, Chen X G, Biberman A, Liu X P, Hsieh I W, Chou C Y, Dadap J I, Xia F N, Green W M J, Sekaric L, Vlasov Y A, Osgood R M Jr., Bergman K 2008 IEEE Photon. Technol. Lett. 20 398

    [4]

    Espinola R L, Izuhara T, Tsai M C, Osgood R M Jr., Dötsch H 2004 Opt. Lett. 29 941

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    Zaman T R, Guo X, Ram R J 2007 Appl. Phys. Lett. 90 023514

    [6]

    Bi L, Hu J J, Jiang P, Kim D H, Dionne G F, Kimerling L C, Ross C A 2011 Nat. Photonics. 758

    [7]

    Mingaleev S F, Kivshar Y S 2002 J. Opt. Soc. Am. B 19 2241

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    [9]

    Soljačić M, Luo C Y, Joannopoulos J D, Fan S H 2003 Opt. Lett. 28 637

    [10]

    Hwang J, Song M H, Park B, Nishiura S, Toyooka T, Wu J W, Takanishi Y, Ishikawa K, Takezoe H 2005 Nat. Materials. 4 383

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    Manipatruni S, Robinson J T, Lipson M 2009 Phys. Rev. Lett. 102 213903

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    Yu Z F, Fan S H 2009 Nat. Photonics 3 91

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    Kang M S, Butsch A, Russell P S J 2011 Nat. Photonics 5 549

    [14]

    Alberucci A, Assanto G 2008 Opt. Lett. 33 1641

    [15]

    Zhu H B, Jiang C 2011 J. Lightwave Technol. 29 1647

    [16]

    Tien M, Mizumoto T, Pintus P, Kromer H, Bowers J E 2011 Opt. Express 19 11740

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    Fan L, Wang J, Varghese L T, Shen H, Niu B, Xuan Y, Weiner A M, Qi M H 2012 Science 335 447

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    Xu Q F, Lipson M 2006 Opt. Lett. 31 341

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    Raghunathan V, Shori R, Stafsudd O M, Jalali B 2006 Phys. Stat. Sol. (a) 203 R38

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    Krier A 2005 Mid-infrared Semiconductor Optoelectronics (Berlin: Springer)

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    Sorokina I T, Vodopyanov K L 2003 Solid-State Mid-Infrared Laser Sources (Berlin: Springer)

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    Jalali B 2010 Nat. Photonics. 4 506

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    Leuthold J, Koos C, Freude W 2010 Nat. Photonics. 4 535

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    Agrawal G P 2007 Nonlinear Fiber Optics 4th edition (New York: Elsevier)

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    [10] 汤媛媛, 刘文清, 阚瑞峰, 张玉钧, 刘建国, 许振宇, 束小文, 张帅, 何莹, 耿辉, 崔益本. 基于室温脉冲量子级联激光器的NO气体检测中的光谱处理方法研究. 物理学报, 2010, 59(4): 2364-2368. doi: 10.7498/aps.59.2364
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-06-08
  • 修回日期:  2012-07-10
  • 刊出日期:  2013-01-20

基于自相位调制效应的硅基中红外全光二极管

  • 1. 南开大学物理科学学院弱光非线性光子学教育部重点实验室, 天津 300071
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号: 2010CB934101)、国家自然科学基金(批准号: 60708001)、 高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20070055082)、天津市国际科技合作项目(批准号: 11ZCGHHZ01000) 和高等学校学科创新引智计划(批准号:B07013)资助的课题.

摘要: 信号单向导通器件是集成光学中一种重要的基本元件, 而中红外波段在空间遥感, 光谱分析等领域都有极其重要的应用. 本文提出了一种由两个硅基微环谐振腔构成, 基于自相位调制效应的硅基中红外全光二极管, 并利用数值模拟的方法进行了分析. 结果表明, 在输入光强为0.5 mW到20 mW之间时, 其非互易导通率可以大于20 dB, 且正向透过时损耗小于10 dB. 此外, 本文还讨论了环形谐振腔中的线性吸收率, 以及双稳态效应对结果的影响.

English Abstract

参考文献 (29)

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