2021年 14卷 第5期
2021, 14(5): 1039-1055.
doi: 10.37188/CO.2021-0003
cstr: 32171.14.CO.2021-0003
摘要
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摘要:
二维材料因其独特的结构和优异的电子和光电性能，为硅基光电子集成器件提供了新的发展机遇。近年来，面向硅基光电子混合集成的二维材料探测器已被广泛研究。本文梳理了构建光电探测器的几种二维材料基本特性及其探测机制，回顾了基于二维材料的硅光子集成光电探测器研究进展，总结了其器件结构和主要性能指标。最后，讨论了进一步提升硅光子集成二维材料光电探测器性能的策略，包括大规模二维材料集成器件的制备、器件结构与金属接触界面的优化以及新兴二维材料光电探测器的探索，以期推动二维材料在硅基光电子混合集成探测器领域的商业化应用。
二维材料因其独特的结构和优异的电子和光电性能，为硅基光电子集成器件提供了新的发展机遇。近年来，面向硅基光电子混合集成的二维材料探测器已被广泛研究。本文梳理了构建光电探测器的几种二维材料基本特性及其探测机制，回顾了基于二维材料的硅光子集成光电探测器研究进展，总结了其器件结构和主要性能指标。最后，讨论了进一步提升硅光子集成二维材料光电探测器性能的策略，包括大规模二维材料集成器件的制备、器件结构与金属接触界面的优化以及新兴二维材料光电探测器的探索，以期推动二维材料在硅基光电子混合集成探测器领域的商业化应用。
2021, 14(5): 1056-1068.
doi: 10.37188/CO.2021-0071
cstr: 32171.14.CO.2021-0071
摘要:
光学频率梳(光频梳)具有脉冲宽度窄、频率精度高、频率梳齿稳定以及相干性好等优良的时频域特性，近年来成为超快激光技术及计量科学等领域的研究热点，并发展成为一种重要的科研工具。近期，一类基于光频梳相干合成的新型光源，可实现对光的偏振或轨道角动量进行射频波段的周期性且高速稳定的调制。本文从光频梳的基本概念出发，分别就偏振调制和轨道角动量调制两个方面，详细介绍了基于光频梳相干合成新型光源的基本原理、实验技术以及表征手段等的最新研究进展。最后简要讨论光频梳相干合成技术在固体光谱学、光学操控、光与物质相互作用等领域的应用前景。
光学频率梳(光频梳)具有脉冲宽度窄、频率精度高、频率梳齿稳定以及相干性好等优良的时频域特性，近年来成为超快激光技术及计量科学等领域的研究热点，并发展成为一种重要的科研工具。近期，一类基于光频梳相干合成的新型光源，可实现对光的偏振或轨道角动量进行射频波段的周期性且高速稳定的调制。本文从光频梳的基本概念出发，分别就偏振调制和轨道角动量调制两个方面，详细介绍了基于光频梳相干合成新型光源的基本原理、实验技术以及表征手段等的最新研究进展。最后简要讨论光频梳相干合成技术在固体光谱学、光学操控、光与物质相互作用等领域的应用前景。
2021, 14(5): 1069-1088.
doi: 10.37188/CO.2021-0044
cstr: 32171.14.CO.2021-0044
摘要:
传统的光谱成像系统体积较大、工作模式固定，难以满足日益复杂的应用需要。可调微纳滤波结构赋予了微型光谱成像系统轻量、灵活的独特优势，有望实现自适应、智能化的技术目标。本文综述了近些年来国内外已有的可调滤波方法和工作原理；论述了采用液晶及其他相变材料、诱导化学反应等静态式的可调方法，珐珀腔、微纳可调光栅等动态式的滤波结构以及机械拉伸、静电驱动、光驱动等实现手段；介绍了基于微流控芯片、石墨烯实现可调滤波的前沿工作；探讨了可调微纳滤波芯片面临的难题、挑战和未来的发展趋势。
传统的光谱成像系统体积较大、工作模式固定，难以满足日益复杂的应用需要。可调微纳滤波结构赋予了微型光谱成像系统轻量、灵活的独特优势，有望实现自适应、智能化的技术目标。本文综述了近些年来国内外已有的可调滤波方法和工作原理；论述了采用液晶及其他相变材料、诱导化学反应等静态式的可调方法，珐珀腔、微纳可调光栅等动态式的滤波结构以及机械拉伸、静电驱动、光驱动等实现手段；介绍了基于微流控芯片、石墨烯实现可调滤波的前沿工作；探讨了可调微纳滤波芯片面临的难题、挑战和未来的发展趋势。
2021, 14(5): 1089-1103.
doi: 10.37188/CO.2021-0022
cstr: 32171.14.CO.2021-0022
摘要:
深紫外光刻、极紫外光刻和先进光源等现代光学工程需求牵引先进光学制造技术持续发展，要求超光滑光学元件表面粗糙度达到原子级水平以及表面全频段面形误差达到RMS(Root Mean Square)亚纳米量级甚至几十皮米，推动超光滑光学元件制造要求不断逼近物理极限。目前，对于如何实现上述超高精度要求的超光滑加工技术及装备仍然存在技术挑战。尤其对如何实现柱面，椭球面，超环面等复杂曲面的原子量级超光滑加工仍是国内外前沿研究方向。弹性发射加工技术是一种去除函数稳定，超低亚表面缺陷，面向原子级的超光滑加工方法，可以作为加工上述精度要求光学元件的手段。本文总结了弹性发射加工技术的国内外研究现状及最新进展，归纳了弹性发射加工技术的原理，包含流体特性、抛光颗粒运动特性和化学特性，弹性发射加工装备，影响弹性发射加工技术表面粗糙度提升和材料去除效率的因素，分析了弹性发射加工技术面临的问题，展望了未来的发展方向，期望为弹性发射加工技术进一步发展和应用提供一定的参考。
深紫外光刻、极紫外光刻和先进光源等现代光学工程需求牵引先进光学制造技术持续发展，要求超光滑光学元件表面粗糙度达到原子级水平以及表面全频段面形误差达到RMS(Root Mean Square)亚纳米量级甚至几十皮米，推动超光滑光学元件制造要求不断逼近物理极限。目前，对于如何实现上述超高精度要求的超光滑加工技术及装备仍然存在技术挑战。尤其对如何实现柱面，椭球面，超环面等复杂曲面的原子量级超光滑加工仍是国内外前沿研究方向。弹性发射加工技术是一种去除函数稳定，超低亚表面缺陷，面向原子级的超光滑加工方法，可以作为加工上述精度要求光学元件的手段。本文总结了弹性发射加工技术的国内外研究现状及最新进展，归纳了弹性发射加工技术的原理，包含流体特性、抛光颗粒运动特性和化学特性，弹性发射加工装备，影响弹性发射加工技术表面粗糙度提升和材料去除效率的因素，分析了弹性发射加工技术面临的问题，展望了未来的发展方向，期望为弹性发射加工技术进一步发展和应用提供一定的参考。
2021, 14(5): 1104-1119.
doi: 10.37188/CO.2021-0033
cstr: 32171.14.CO.2021-0033
摘要:
随着大规模集成电路芯片制造的技术节点不断缩小，光刻机的聚焦控制变得尤为困难。为了保证硅片曝光的质量，需要快速、准确地将硅片在几十纳米的聚焦深度范围（DOF）内进行快速调整。因此，需要仔细分析光刻过程中导致焦点偏移或工艺窗口变化的各种因素，制定合理的聚焦控制预算，将各种误差因素控制在一定范围内。本文聚焦极紫外（EUV）光刻，综述包含EUV在内的先进光刻机中光路部分对聚焦控制有影响的各种因素，总结它们产生的原理及仿真、实验结果，为开展先进光刻聚焦控制预算研究提供参考。
随着大规模集成电路芯片制造的技术节点不断缩小，光刻机的聚焦控制变得尤为困难。为了保证硅片曝光的质量，需要快速、准确地将硅片在几十纳米的聚焦深度范围（DOF）内进行快速调整。因此，需要仔细分析光刻过程中导致焦点偏移或工艺窗口变化的各种因素，制定合理的聚焦控制预算，将各种误差因素控制在一定范围内。本文聚焦极紫外（EUV）光刻，综述包含EUV在内的先进光刻机中光路部分对聚焦控制有影响的各种因素，总结它们产生的原理及仿真、实验结果，为开展先进光刻聚焦控制预算研究提供参考。
2021, 14(5): 1120-1132.
doi: 10.37188/CO.2021-0125
cstr: 32171.14.CO.2021-0125
摘要:
近1 μm波段的可调谐光纤光源在光纤传感、激光冷却、光化学、光谱学以及医疗等领域具有广泛应用，近年来成为光纤光源领域的一个研究热点。本文首先系统回顾了能够实现波长调谐的4类光纤光源的发展历程，然后分析了它们存在的问题及可能的解决思路，最后对近1 μm波段可调谐光纤光源进行了总结和展望。
近1 μm波段的可调谐光纤光源在光纤传感、激光冷却、光化学、光谱学以及医疗等领域具有广泛应用，近年来成为光纤光源领域的一个研究热点。本文首先系统回顾了能够实现波长调谐的4类光纤光源的发展历程，然后分析了它们存在的问题及可能的解决思路，最后对近1 μm波段可调谐光纤光源进行了总结和展望。
2021, 14(5): 1133-1145.
doi: 10.37188/CO.2020-0216
cstr: 32171.14.CO.2020-0216
摘要:
混沌激光由于其类噪声的随机性和优良的抗干扰性，广泛应用于混沌保密通讯、激光雷达、光学检测等方面，而且半导体激光器自身体积小且结构稳定，成为产生混沌激光的主要激光器之一。但是，常规光反馈结构的半导体激光器系统输出的混沌激光信号带宽较窄且存在延时特征，这严重影响了混沌激光的应用。针对半导体激光器系统的上述问题，本文综合介绍了降低延时特征和优化混沌激光带宽的研究进展，对混沌保密通讯十分重要的混沌激光的同步性研究进展和半导体激光器系统输出的混沌激光在应用方面的研究进行了总结，并最终对半导体激光器系统输出的混沌激光的未来发展与应用前景进行展望。
混沌激光由于其类噪声的随机性和优良的抗干扰性，广泛应用于混沌保密通讯、激光雷达、光学检测等方面，而且半导体激光器自身体积小且结构稳定，成为产生混沌激光的主要激光器之一。但是，常规光反馈结构的半导体激光器系统输出的混沌激光信号带宽较窄且存在延时特征，这严重影响了混沌激光的应用。针对半导体激光器系统的上述问题，本文综合介绍了降低延时特征和优化混沌激光带宽的研究进展，对混沌保密通讯十分重要的混沌激光的同步性研究进展和半导体激光器系统输出的混沌激光在应用方面的研究进行了总结，并最终对半导体激光器系统输出的混沌激光的未来发展与应用前景进行展望。
