摘要 电注入半导体激光器相较于其他类型激光器具有电光转换效率高、体积小、寿命长等优势,近年来在显示、材料加工、医疗、通讯等领域的市场占有份额日益增长.激光器的模式特性直接影响激光器的输出性能,如功率、光束质量、光谱线宽等通过引入人工微结构,结合宇称时间对称、连续谱束缚态以及多模腔杂化调控手段,不仅可以拓展半导体激光器的物理研究范畴,同时有效优化激光器的性能,进一步增加了半导体激光器的多元应用场景.本文从模式调控的角度出发,对电注入下的人工微结构半导体激光器展开综述,包括国内外研究发展现状、物理原理以及相应的应用,最后进行了总结与展望.

摘要 外腔型半导体激光器具有低噪声、高边模抑制比、高温度稳定性、结构简单、成本低等优势,已成为实现宽调谐和窄线宽特性的优选方案,被广泛应用于光通信、激光雷达、环境监测、光谱分析、光学相干断层扫描等前沿领域.本文详细介绍了宽调谐窄线宽外腔型半导体激光器的技术方案和发展现状.按照不同的结构分类,深入分析其结构、工作原理及性能特点,讨论近年来国际前沿研究方案的结构特点、关键技术、光学性能和应用领域.最后,对宽调谐窄线宽外腔型半导体激光器面临的挑战和潜在的发展前景作出分析和展望.

摘要 本文研究了一种用于微波真空电子器件的锑铯光电阴极的新型制备方法.首先采用钨海绵扩散阻挡层作为发射材料的蒸发源,代替传统的镍管加热提供发射物质的方法,使发射材料蒸发缓慢而均匀,提供受控的光电发射层.然后利用纳米粒子薄膜对阴极基体表面进行改性,提高其吸附性能和光的吸收率.研究了作为发射物质扩散阻挡层的钨海绵基体的新型处理工艺,将钨铜合金基体直接放入真空室内高频加热到1900 K,从而使其中的铜迅速蒸发而沉积到冷凝器上.结果表明去铜后的钨海绵表面非常光洁,避免了传统方法去铜不彻底、时间长、污染环境等缺点.利用直流磁控溅射的方法,在光电阴极基体表面制备出直径为50 nm金属锇纳米粒子薄膜,研制出带有钛泵的光电阴极发射实验二极管,管内真空度可以达到5×10~(-8) Pa.对基体上沉积锇金属膜和锇金属纳米粒子薄膜光电阴极发射性能进行了对比测试.实验中获得稳定发射的最大激光功率分别为0.416和0.193 W,测试的光电发射电流密度分别为40.8和53.9 mA/cm~2,并计算出量子效率分别为1.80×10~(-3)和5.13×10~(-3).由此可以推断覆Os纳米粒子薄膜光电阴极的光吸收率是覆Os金属薄膜的2.16倍,量子效率是2.85倍,由此分析认为覆Os纳米粒子薄膜光电阴极的量子效率提高的主要原因来自于光吸收率的提高.

摘要 为了研究红荧烯共混体系中激子的反应过程,本文制备了一系列rubrene与3TPYMB共混的有机光电器件,并测量了不同比例的共混器件在不同温度和外加偏压条件下的光致发光和光电流的磁效应.实验发现,外加零偏压时,共混器件中光致发光磁效应(magneto-photoluminescence, MPL)在不同温度下均为类"W"线型,光电流的磁效应(magneto-photocurrent, MPC)则出现了没有报道过的类"M"线型,且MPC高场效应与低场效应随温度有不同的变化规律;同时,在外加偏压调控光电流为正的情况下,共混器件中的MPC幅值出现了正负转变.分析结果表明,器件中类"W"型曲线是受磁场调控的单重态激子分裂(singletfission, STT)过程引起的,而类"M"型MPC的低场上升部分是3TPYMB分子中极化子对间的系间窜越(intersystem crossing, ISC)过程的作用,高场下降部分则是由三重态激子–电荷湮灭(triplet-charge annihilation, TQA)过程所引起, MPC幅值的正负转变与外加偏压强度有关.本工作不仅有利于深入认识光电器件中光致发光与光电流的微观机制,而且为进一步优化红荧烯器件的光电性能提供了参考.

摘要 成像光谱仪能够获取目标的几何和光谱辐射信息,是一种具有量化分析和特征识别能力的光学感知手段,按照分光方式可分为棱镜色散、光栅衍射和干涉调制等多种类型. Fourier变换成像光谱技术通常基于双光束干涉原理,将探测器获取的干涉图通过Fourier变换反演出目标光谱.该技术具有高通量、多通道、高光谱分辨率等优点,是成像光谱技术中最具创新空间和应用潜力的重要研究方向,发展过程中逐步形成了时间调制、空间调制、时空调制等多种类型,在工业农业、科学研究、生物医药、大气探测、环境监测、资源调查等诸多领域得到广泛应用.本文从Michelson干涉仪原理出发,简要介绍Fourier变换光谱技术的基本理论,按照3种干涉调制类型分别介绍不同Fourier变换成像光谱技术的典型方案、突出特点和主要应用.

摘要 为探究红荧烯(Rubrene)内部的单重态激子分裂(S_1+S_0→T_1+T_1, STT)和发光过程的微观机制,本文选用具有强自旋轨道耦合(spin-orbit coupling, SOC)且发射绿光的磷光材料Ir(ppy)_3,以不同比例混入到发射橙光的Rubrene薄膜中制备了一系列发光器件,并在不同温度和电流下测量了器件的电致发光磁效应(magneto-electroluminescence, MEL)和电流–发光(I-B)曲线.实验发现:室温下不同混入比例的发光器件,其MEL线型均表现为磁场调制的STT指纹式特征曲线,但MEL幅值随混入比例的增加却表现出先增加后减小的特性,而其发光强度则表现为单调增加的特点,这与常规Rubrene掺杂器件(如mCP:y%Rubrene)随浓度增大其STT增强但发光减弱的结果不同.通过对Ir(ppy)_3的单、三重态激子能级和发射谱以及Rubrene吸收谱的分析可知,器件中除了Rubrene分子间距会影响STT过程的强弱外,还包括由Ir(ppy)_3强的SOC导致的激子间的系间穿越(intersystem crossing, ISC)和Ir(ppy)_3的T_1激子与Rubrene的S_1激子间的能量传递(energy transfer, ET)过程,这3种微观机制的共同作用导致了器件MEL和发光的复杂变化,且电流密度的大小和器件工作温度的高低对它们还有较好的调控作用.显然,本研究有助于深入理解基于红荧烯光电器件的微观过程及其演化机制.