光子学在材料工业中的应用.pdfVIP

第42卷．第5期 V01．42．No．5 激光与光电子学进展 2005 2005年5月 May 光子学在材料工业中的应用 邱元武 (同济大学物理系，上海200092) 摘要 评述光子学在材料T业的光学硅、纳米材料、光子晶体和集成光路中的应用。 关键词 光子学 光子技术应用 材料工业 The ofPhotonicsinMaterial Applications Industry Yuanwu QIU (DepartmentofPhysics，TongjiUniversity,Shanghai200092) AbstractsThe of in and applicationsphotonicsopticalsilicon，nanometermaterials，photoniccrystalsintegrated circuitsofthematerial arereviewed． lightwave industry words of material Key photonic industry photonicsapplications technology 1引言 光跃迁的粒子数反转。 多孑L硅一度被认为能做成硅 大学的研究人员用离子注入技术 长期以来．硅是半导体工业的 激光器．但是经过数年的研究以 把3nm直径纳米晶体引人纯石英 重要材料，随着半导体工艺的进 后，仍不能提高光发射效率。在研 芯片和硅衬底上的二氧化硅层中， 展．硅在光电子工业中也成为越来 制硅激光器中，发射效率是第一个 石英与纳米晶体植入区域之间折 越重要的材料．被誉为“光学硅”。 里程碑。意大利微电子学公司保持 射率的不同形成波导。用工作在 纳米材料是20世纪80年代初发 了效率的世界纪录【11，他们把诸如 展起来的新材料，它具有奇特的性 铒或铈等的稀土金属植入富硅氧 石激光脉冲照射波导结构，并用可 能和广阔的应用前景，被誉为跨世 化物——掺人直径为1～2nm的硅移动的狭缝部分地挡住激光束以 纪的新材料。具有电子带隙——晶 体中被禁戒的电子能量带——的 纳米晶体的二氧化硅层中(图1)， 改变激发路程的长度．再测量来自 半导体材料是电子学革命的里程 器件的内效率为50％，外效率为 波导边缘的800hm发射，测量表 碑。现在，具有电磁带隙——不能 10％，发射光的频率依赖于稀土掺 明，发光强度符合净增益为100+