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MOCVD反应器热流场的数值模拟研究

本文以低压、旋转、垂直喷淋结构的MOCVD反应器为对象,应用二维数学模型分析与计算,对反应器内部的质量输运过程进行了比较详细的研究与讨论.通过计算发现:在一定范围内,增加进气流量Q、降低操作压力P、设定适宜的生长温度t、保持合理的基座转速ω等,不仅可以非常有效地抑制热浮力效应,同时也使衬底表面流体的流动速度进一步增加,从而实现反应器内部的流场和温度场的均匀分布.研究的结果,不仅为高品质的外延生长提供了有效的解决方案,而且也为MOCVD反应器的优化设计提供了重要的参考依据.

关键词: MOCVD , 反应器 , 输运过程 , 热对流

InP低温缓冲层的表面形貌及对其外延层生长的影响

熊德平 , 任爱光 , 王琦 , 黄辉 , 黄永清 , 任晓敏

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2007.01.005

采用两步生长法用金属有机物气相外延技术在GaAs(100)衬底生长InP,用原子力显微镜探索了退火和未退火的低温缓冲层以及InP外延层的表面形貌,测量了他们的表面均方根值,讨论了低温缓冲层表面形貌随生长温度的变化以及退火对其表面形貌的影响,并分析外延层与低温缓冲层表面形貌的依赖关系,外延层表面形貌均方根值与XRD测量值一致,在450 ℃生长低温缓冲层,外延层有最好的表面形貌.

关键词: 退火 , 原子力显微镜 , 均方根 , 低温缓冲层

低压金属有机化学气相外延生长室热流场的模拟与分析

任爱光 , 任晓敏 , 王琦 , 熊德平 , 黄辉 , 黄永清

材料科学与工程学报 doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2006.05.007

本文运用了有限体积方法模拟了低压有机金属化学气相外延生长室的二维流场和热场的分布情况,分析了生长室内压力和基座转速对于流场和热场影响,指出了低压金属有机化学气相外延的优点所在.

关键词: 有机金属化学气相外延 , Simple算法 , 旋转垂直腔

基于均匀级联光纤光栅的全光纤脉冲压缩器的数值模拟

杨广强 , 宋继恩 , 黄永清 , 任晓敏

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2005.02.030

给出了基于均匀级联光纤光栅的全光纤可调谐脉冲压缩器的结构设计.对皮秒脉冲在此压缩器中的演化过程进行了数值模拟和分析.数值结果表明,适当选择光纤光栅及入射脉冲的参数,脉冲能够得到有效压缩.进一步的研究发现,如果脉冲光源带有一定的负啁啾,脉冲将被压缩的更窄,而且所需的光栅长度也明显减小.

关键词: 纤维与波导光学 , 级联光纤光栅,脉冲压缩器,皮秒脉冲,啁啾

光子晶体光纤模式截止特性的理论分析

陈波 , 张霞 , 黄永清 , 任晓敏

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2006.04.014

"无限单模传输"特性是光子晶体光纤最引人注目的特性,Birks等用有效折射率模型对其进行了合理的解释,但定量分析误差很大,而且由于进行了标量近似,填充比较大时不适用.我们仍采用该法,但作了改进:(1)有效纤芯半径和二阶模截止的归一化频率的选取更准确;(2)采用了全矢量方法.研究了光子晶体光纤的模式截止特性,得到了在不同结构参量下归一化频率与相对波数的依赖关系和二阶模截止的相对波数与结构参量的依赖关系,并由后一关系曲线及其渐近线将光子晶体光纤的工作区域划分为无限单模、单模和多模区域.结果与其它数值方法的结果一致性很好,而且方法较其它方法更为简便.

关键词: 光通信 , 模式截止 , 有效折射率模型 , 光子晶体光纤

飞秒脉冲作用下两种多孔微结构光纤超连续谱的产生

宋学鹏 , 林健飞 , 陈波 , 张霞 , 黄永清 , 任晓敏

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2006.05.021

报道了利用20 fs激光脉冲在两种多孔微结构光纤产生超连续谱的现象,光纤长度均为40 cm,连续谱展宽范围分别是420～980 nm和570～920 nm.实验上证明了不仅仅具有周期性结构的微结构光纤可以用于产生超连续谱,由无序填充气孔组成的多孔微结构光纤也可以出现类似的超强非线性和超连续谱展宽.分析表明,小模场面积和高非线性系数更有利于产生宽的超连续谱,不完全光子带隙的存在导致了光谱的分立结构.

关键词: 光电子学 , 多孔微结构光纤 , 飞秒激光 , 超连续谱 , 超短脉冲

利用自相位调制效应测量微结构光纤的非线性系数

鹿晴晴 , 徐永钊 , 张霞 , 黄永清 , 任晓敏

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2008.04.023

报道了利用光纤中的自相位调制(SPM)效应对微结构光纤的非线性系数进行测量的实验.实验中采用半导体激光器作为脉冲光源,输出宽度为1.6 ps的双曲正割型脉冲,经掺铒光纤放大器(EDFA)放大后进入80 m的色散平坦微结构光纤,由于自相位调制效应,出射光谱得到展宽.通过测量输入微结构光纤的脉冲峰值功率和输出光谱,可以计算得到微结构光纤的非线性系数.该测量方法简单、准确,实验测量值与光纤的标称值误差小于1%.

关键词: 光纤光学 , 微结构光纤 , 自相位调制 , 非线性系数测量

色散平坦光子晶体光纤色散和非线性特性研究

高健 , 张霞 , 周会丽 , 任晓敏 , 黄永清

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2009.05.016

采用矢量波束传播法(BPM)对不同结构参量的光子晶体光纤的色散和非线性特性进行数值分析,计算色散平坦光子晶体光纤的参量色散系数D,有效模场面积Aeff和非线性系数γ.分析D,γ与色散平坦光子晶体光纤结构参量空气孔间距Λ、空气孔直径d之间的关系.分析结果表明,调节色散平坦光子晶体光纤的结构参量可以灵活地调整色散和非线性特性.得到的色散平坦光子晶体光纤在1300～1600 nm波长范围内,色散值仅在-1.5 ps·km-1.nm-1左右,非线性系数都大于19 W-1.km-1.

关键词: 非线性光学 , 光子晶体光纤 , 矢量波束传播法 , 色散 , 非线性系数