《基於新型銻基材料的半導體光學放大器自旋相干研究》是依託上海大學，由孫曉嵐擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於新型銻基材料的半導體光學放大器自旋相干研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：孫曉嵐
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著信息處理量的迅猛發展，運用電子自旋來實現更快速的信息處理成為光通信領域研究的熱點，基於電子自旋的光電子器件具有數據處理速度快、集成度高、功耗低三大優勢，成為光電子器件的發展趨勢之一。本項目將系統研究光致自旋態、自旋弛豫的物理意義，建立有源半導體材料自旋弛豫的數學模型；設計、生長製備新型銻基半導體材料，使該材料的自旋弛豫時間比常規材料短一到二個數量級；設計、製備基於新型銻基材料的半導體光放大器（Semiconductor Optical Amplifier, SOA）；並將深入探討在SOA的有源區中對自旋態的相干控制,從而實現超高速全光開關。全光開關將主要套用於下一代的全光通信網路（數據傳輸速率＞100 Gb/s）。
結題摘要
隨著信息處理量迅猛發展，運用電子自旋來實現更快速的信息處理成為光通信領域研究的熱點，基於電子自旋的光電子器件具有數據處理速度快、集成度高、功耗低三大優勢。本項目系統研究了光致自旋態、自旋弛豫的物理意義，建立了有源半導體材料自旋弛豫的數學模型；設計並製備銻基半導體材料（該材料的自旋弛豫時間比常規材料短一到二個數量級）；設計並製備基於銻基材料的半導體光放大器（Semiconductor Optical Amplifier, SOA）；探討在SOA的有源區中對自旋態的相干控制,從而實現超高速全光開關。全光開關將主要套用於下一代的全光通信網路（數據傳輸速率＞100 Gb/s）。 項目研究了GaAsSb/AlSb多層量子阱（multiple quantum well (MQW)）異質結構的多方面性質，包括：1、常溫下GaAsSb MQW在1.5 μm附近具有直接頻寬，可與AlGaSb/AlSb或AlGaAsSb/AlAsSb布拉格鏡單片集成，從而可套用到垂直腔面發射雷射器；2、砷含量的增加能夠增強GaAsSb MQWs的螢光強度；3、通過離子植入和快速熱退火可有效控制GaAsSb MQWs的發射峰值，從而實現一塊晶片通過一次生長可獲得不同發射峰值的材料，在光子積體電路領域具有實用價值；4、GaAsSb MQWs具有亞皮秒量級的自旋弛豫時間，探索了基於GaAsSb MQWs的SOA有源區中對自旋態的相干控制,從而實現超高速全光開關。通過理論模擬得到，對於圓偏振態的泵浦和探測光，TE和TM模之間的有效折射率差非常大，0.03左右，導致嚴重的相位不匹配，因此四波混頻（four-wave mixing (FWM)）的轉換效率極低，從而基於FWM機理的SOA在超快全光開關方面的套用受到極大限制。 此外，項目進展中採用時間分辨的法拉第橢圓度研究了室溫下閃鋅礦結構CdSe 量子點的自旋相干性質。 顆粒尺寸和磁場強度取決於自旋相干這一點表明自旋相干源自於自旋反轉－轉向散射互動導致的剩餘的自旋極化電子 。 項目同時研究了相關通信視窗的量子點，包括PbS、PbSe等，並將量子點套用於光纖放大器，得到一個高增益、寬放大頻寬、小小尺寸、易於集成、製備簡便、成本低廉的光纖放大器，該光纖放大器在超高速、大容量的寬頻接入等領域具有重要的實際意義和套用價值。
