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纳米集成光路中的光源、光波导和光增强

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刘丹, 马仁敏, 王菲菲, 张增星, 张振生, 张学进, 王笑, 白永强, 朱星, 戴伦, 章蓓. 2008: 纳米集成光路中的光源、光波导和光增强, 物理学报, 57(1): 371-381. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2008.01.058
引用本文: 刘丹, 马仁敏, 王菲菲, 张增星, 张振生, 张学进, 王笑, 白永强, 朱星, 戴伦, 章蓓. 2008: 纳米集成光路中的光源、光波导和光增强, 物理学报, 57(1): 371-381. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2008.01.058
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Liu Dan, Ma Ren-Min, Wang Fei-Fei, Zhang Zeng-Xing, Zhang Zhen-Sheng, Zhang Xue-Jin, Wang Xiao, Bai Yong-Qiang, Zhu Xing, Dai Lun, Zhang Pei. 2008: The light source, optical waveguide and light enhancement of nano-integrated optical circuit, Acta Physica Sinica, 57(1): 371-381. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2008.01.058
Citation: Liu Dan, Ma Ren-Min, Wang Fei-Fei, Zhang Zeng-Xing, Zhang Zhen-Sheng, Zhang Xue-Jin, Wang Xiao, Bai Yong-Qiang, Zhu Xing, Dai Lun, Zhang Pei. 2008: The light source, optical waveguide and light enhancement of nano-integrated optical circuit, Acta Physica Sinica, 57(1): 371-381. doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2008.01.058
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纳米集成光路中的光源、光波导和光增强

  • 北京大学物理学院,人工微结构与介观物理国家重点实验室,北京,100871

  • 中国科学院物理研究所,北京,100080

  • 北京大学物理学院,人工微结构与介观物理国家重点实验室,北京,100871;国家纳米科学中心,北京,100080

The light source, optical waveguide and light enhancement of nano-integrated optical circuit

  • 摘要: 使用近场光学显微术(scanning near-field optical microscopy,SNOM)研究了ZnO亚微米线端面出射性质,不同空间形貌Ⅱ-Ⅵ族半导体荧光器件光波导特性,二维光子晶体、准晶光子晶体对LED的出射增强作用以及表面等离激元(surface plasmovt polariton,SPP)与半导体纳米荧光器件的相互作用,对纳米集成光路中的光源、光波导、光增强三个重要问题做了实验和理论上的分析.研究发现半导体微纳米线端面出射光束的质量与样品的直径有密切关系.通过合理地设计其直径和表面形貌,可以将其用于纳米集成光路中的光源和光波导.具有多种空间形貌的半导体原型荧光器件,如四脚锥结构、梳状结构、多分支结构都具有很好的光波导特性,能够实现分光、集光、耦合、滤波功能.二维光子晶体对CaN基LED的出光增强效果明显,最高可达5.2倍.近30%的荧光被局域在光子晶体表面没有传播出去.这一结论有利于进一步改善LED出光性能.将半导体光波导与SPP结合,在满足SPP共振激发条件时,可以增强二者界面处电磁场强度.光子晶体和SPP都可以实现低维、纳米尺度下的局域光放大,为纳米集成光路中的光增强提供了可能.
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出版历程
  • 刊出日期:  2008-01-30

纳米集成光路中的光源、光波导和光增强

  • 北京大学物理学院,人工微结构与介观物理国家重点实验室,北京,100871
  • 中国科学院物理研究所,北京,100080
  • 北京大学物理学院,人工微结构与介观物理国家重点实验室,北京,100871;国家纳米科学中心,北京,100080

摘要: 使用近场光学显微术(scanning near-field optical microscopy,SNOM)研究了ZnO亚微米线端面出射性质,不同空间形貌Ⅱ-Ⅵ族半导体荧光器件光波导特性,二维光子晶体、准晶光子晶体对LED的出射增强作用以及表面等离激元(surface plasmovt polariton,SPP)与半导体纳米荧光器件的相互作用,对纳米集成光路中的光源、光波导、光增强三个重要问题做了实验和理论上的分析.研究发现半导体微纳米线端面出射光束的质量与样品的直径有密切关系.通过合理地设计其直径和表面形貌,可以将其用于纳米集成光路中的光源和光波导.具有多种空间形貌的半导体原型荧光器件,如四脚锥结构、梳状结构、多分支结构都具有很好的光波导特性,能够实现分光、集光、耦合、滤波功能.二维光子晶体对CaN基LED的出光增强效果明显,最高可达5.2倍.近30%的荧光被局域在光子晶体表面没有传播出去.这一结论有利于进一步改善LED出光性能.将半导体光波导与SPP结合,在满足SPP共振激发条件时,可以增强二者界面处电磁场强度.光子晶体和SPP都可以实现低维、纳米尺度下的局域光放大,为纳米集成光路中的光增强提供了可能.

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