,单击此处编辑母版标题样式,新型锑基材料可饱和吸收镜在光纤激光器中的应用研究,“,通信原理”系列讲座,孙晓岚,上海大学,通信与信息工程学院,2009.6,新型锑基材料可饱和吸收镜在光纤激光器中的应用研究“通,1,研究领域,功能化纳米,软材料,高分子化学,纳米复合材料,半导体量子阱,纳米光学,半导体,量子阱,集成,光电子学,新型光电子器件、光纤器件,1.,结合半导体材料与纳米光学的前沿热点,2.,研究集成光电子学和新型光电子、光纤器件领域具有,普遍意义的基本科学问题,3.,发展具有自主知识产权的新兴科技,研究领域功能化纳米高分子化学纳米复合材料半导体量子阱 纳米,研究基础-1,研究,GaAsSb,多层量子阱的光学性质，发展出一系列不同,As,含量,的材料。,(1),该系列材料在室温下能够被激发出波长在,1.5,微米附近的激,光，并且与高质量的,AlGaSb/AlSb,布拉格反射镜单片集成，,应用于垂直腔面发射激光器（,VCSELs,）；,(2),实验表明，随着,As,含量的增加，光致荧光强度明显增强，显,示出该系列材料在光子器件方面有着广阔的应用前景；,(3),此外，细微调节,As,的含量和势阱宽度，能够实现在,1480-1540,nm,波段具有高辐射效率的材料。,这一研究成果发表在,Applied Physics Letters,。,“,Enhanced photoluminescence of GaAsSb QWs”,Alan R.Kost*,Xiaolan Sun,Nasser Peyghambarian,Nayer Eradat,Espen Selvig,Bjorn-Ove Fimland,and David H.Chow,Applied Physics Letters,85,5631(2004).(,影响引子,3.98),研究基础-1研究GaAsSb多层量子阱的光学性质，发展出一系,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6,1.7,1.8,0.00,0%As,Sb1690,9.1%As,GaAsSb/AlSb,Quantum Wells,15.1%As,18.8%As,31%As,Sb1704,Sb1707,Sb1720,Sb1682,PL Intensity(a.u.),Wavelength(,m,m),1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7,研究基础-2,深入探索,GaAsSb,多层量子阱在光子集成领域的应用。由离子注入,产生的量子混杂的半导体禁带宽度修饰是实现光子集成的有效方,式。利用量子阱混杂来空间选择性的控制多层量子阱的光学性,质。,(1),实现最大可至,198,纳米的禁带蓝移，这在文章发表当时是已知,世界范围内最大的禁带蓝移；,(2),一般来说，注入离子的样品的光致命荧光强度随着退火温度的,升高而增强；,(3),禁带蓝移是由,III,族和,V,族元素相互扩散共同导致的。,这一研究结果发表在,Applied Physics Letters,。,“,Large blue shift of the band gap of GaAsSb/AlSb multiple quantum,wells(MQWs)with ion implantation”,Xiaolan Sun,Nasser,Peyghambarian,Alan R.Kost*and Nayer Eradat,Applied Physics,Letters,86,3665(2005).(,影响引子,3.98),研究基础-2深入探索GaAsSb多层量子阱在光子集成领域的应,深入探索GaAsSb多层量子阱在光子集成领域的应用由离子注入课件,研究基础-3,GaAsSb,多层量子阱的亚皮秒量级的自旋弛豫时间使得该,材料成为全光开关器件的理想材料。该材料有可能实现中,心波长在,1.5,m,的、开关速度小于,250,fs,的全光偏振开关。,提出把,GaAsSb,多层量子阱应用到半导体光学放大器的构,想。,完成了应用在半导体光学放大器中的四波混频的数值模拟,计算，完成了线偏光和圆偏光的实验，并且得到了与理论,计算一致的实验数据。,这一研究成果的相关论文正在撰写中。,研究基础-3GaAsSb多层量子阱的亚皮秒量级的自旋弛豫时间,研究基础-4,进入上海大学后，主要从事纳米半导体掺杂光纤制备关键,技术及放大特性研究。,基于原子层沉积技术（,ALD,）,以纳米半导体作为掺杂源,研究不同基质材料光纤中纳米半导体的形成机理、光辐射特性及制备关键技术，实现纳米掺杂,重点解决现有放大光纤技术中存在的放大光谱带宽窄、掺杂不均匀以及掺杂浓度低等问题。,MCVD,沉积疏松体,ALD,半导体原子层沉积,基管塌缩实现均匀掺杂,研究基础-4进入上海大学后，主要从事纳米半导体掺杂光纤制备关,发表论文,1,“,Large blue shift of the band gap of GaAsSb/AlSb multiple quantum wells(MQWs)with ion implantation”,Xiaolan Sun,Nasser Peyghambarian,Alan R.Kost*and Nayer Eradat,Applied Physics Letters,86,3665(2005).(,影响引子,3.98),2,“,Enhanced photoluminescence of GaAsSb QWs”,Alan R.Kost*,Xiaolan Sun,Nasser Peyghambarian,Nayer Eradat,Espen Selvig,Bjorn-Ove Fimland,and David H.Chow,Applied Physics Letters,85,5631(2004).(,影响引子,3.98),3,“,Large blue shifts in band gaps of antimonide-based multiple quantum-wells based on ion implantation”,Xiaolan Sun,Nayer Eradat,Chia Hung Chen,Alan R.Kost,Annual Conference of Optical Society of America;Frontiers in Optics,Tucson,Arizona(2003).,4.“GaAsSb quantum wells for optoelectronics and integrated optics”,Alan R.Kost,Nayer Eradat,Xiaolan Sun,Espen Selvig,Bjorn-Ove Fimland,Annual Conference of Optical Society of America;Frontiers in Optics,Tucson,Arizona(2003).,发表论文1“Large blue shift of the,“通信原理”系列讲座,新型锑基材料可饱和吸收镜,在光纤激光器中的应用研究,性能稳定,全光架构,结构简单,基于,SESAM,被动锁模的,光纤激光器，,可实现连续,锁模脉冲输出,EDFA,Coupler,Circulator,SESAM,Polarization Controller,基于,SESAM,的被动锁模光纤环形激光器的结构示意图,“通信原理”系列讲座新型锑基材料可饱和吸收镜性能稳定全光架构,应用于,1.5,微米器件的常规,InGaAsP,半导体材料,GaAs,InP,LATTICE CONSTANT IN ANGSTROMS,0.5,1.0,1.5,2.0,5.6,5.7,5.8,5.9,6.0,6.1,6.2,BAND GAP WAVELENGTH,(MICRONS),InAs,2.5,3.0,3.5,In,0.53,Ga,0.47,As,In,0.61,Ga,0.39,As,0.84,P,0.16,InGaAs,Substrate,In,1-x,Ga,x,As,y,P,1-y,禁带宽度在,1.5,m,当,x 0.39,并且,y 0.84,具有与,InP,相同的晶格常数，当,x=0.1894y/(0.4184-0.013y),应用于1.5微米器件的常规 InGaAsP 半导体材料Ga,GaSb,基底上的布拉格反射镜,优势,n,high,-n,low,0.8,(,相对较高,),挑战,找到具备同时生长条件的,1.5 m,半导体材料,Bragg,Mirror,AlGaSb,n,high,AlSb n,low,AlGaSb,n,high,AlSb n,low,AlGaSb n,high,AlSb n,low,GaSb,Substrate,GaSb基底上的布拉格反射镜优势BraggAlGaSb nh,应用于,1.5,微米器件的,GaSb,材料,GaAs,LATTICE CONSTANT IN ANGSTROMS,0.5,1.0,1.5,2.0,5.6,5.7,5.8,5.9,6.0,6.1,6.2,BAND GAP WAVELENGTH,(MICRONS),2.5,3.0,3.5,Substrate,AlSb,GaSb,AlGaSb,GaAsSb,可选择的半导体材料,AlGaSb,(,近间接禁带,),GaSb,量子阱,(,间接禁带,),GaAsSb,量子阱,应用于1.5微米器件的GaSb材料GaAsLATTICE C,研究方案,SESAM,的设计及材料的生长制备,进行,SESAM,镀增透膜试验,脉冲激光的表征,构建高掺铒及高掺镱光纤激光器实验室系统,构建基于新,型锑基材料,SESAM,被动锁模的普通单模光纤激光器,实验室系统,研究方案SESAM的设计及材料的生长制备进行SESAM镀增透,特色与创新,（,1,）提出用高折射率比、热导性好的新型锑基材料挑战,InP,为基底的常规材料，制备,SESAM,，并且该锑基材料的工作波长在,1.54,m,附近。,（,2,）,SESAM,可在,GaSb,基底上单晶片生长，通过单次分子外延生长实现，材料生长制备简便易行。,（,3,）,DBRMs,材料对数仅为,6,或,10,对，突破了常规材料,20,对、甚至,30,对以上才能实现所需要的反射率，大大降低了材料生长的难度，提高了器件的性能。,特色与创新（1）提出用高折射率比、热导性好的新型锑基材料挑战,