2010年5月1日出书的PTL首要刊登了以下一些方向的文章，包含：半导体有机激光器和放大器、传输和光波导、无源器材、波长转化、丈量技能、传感器、光电勘探和光电接纳技能、模仿和射频光子学、网络及子体系，笔者将逐个剖析。

　　笔直腔外表发射激光器（VCSEL）阵列在业界有许多有意思的运用，首要体现在高速并行数据传输、光互连和高功率光泵浦等方面的运用。与此一起，考虑到密布封装的笔直腔外表发射激光器阵列具有十分高的输出光功率，这将在笔直腔外表发射激光器阵列中添加每个元器材的耦合热量，而且这种约束将导致对笔直腔外表发射激光器阵列的研讨进展变得愈加缓慢。笔直腔外表发射激光器阵列的出射激光体现能够出一些典型的热光效应，例如由热透镜和增益紧缩发生的自聚焦效应，以及由笔直腔外表发射激光器阵列中的热耦合发生的光串扰现象。来自美国南哈德利麻萨诸塞州曼荷莲女子学院物理系的研讨人员提出并报导了一种新式选用不触摸的办法在笔直腔外表发射激光器阵列中进行成像热量的分散技能。选用根据热反射比的彻底耦合设备（CCD）完结二维笔直腔外表发射激光器阵列热成型的办法被研讨人员处理了。研讨人员提出的这一技能供给了高空间分辨率（250nm）和热量比（10mK），而且这一技能能在单个笔直腔外表发射激光器内部和笔直腔外表发射激光器阵列的热耦合中有用丈量其间的温度散布。研讨人员在运转的笔直腔外表发射激光器中对阵列的热导率和热成像及其光形式和散布中的偏移进行了量化研讨。图1.1所示为研讨人员取得的在笔直腔外表发射激光器阵列中单个笔直腔外表发射激光器孔径的光场散布形式（左图）和热门（右图）的偏移图画。

　　近年来，无极镓氮资料因为消除了内涵的电域联系（首要体现在它能在极性镓氮资猜中激烈影响到应变量子阱（QW）的结构），因而在相关研讨范畴引起了研讨人员的广泛重视。咱们知道，在极化域空间别离电子和空穴的进程将减缩光子跃迁发生的或许概率。来自韩国电子技能研讨所光电子技能试验室的研讨人员报导和剖析了根据电子各向异性的基底堆积缺点（BSF）和根据蓝宝石衬底的非极性无极镓氮资料发光二极管（LED）的器材特性。图1.2所示为研讨人员丈量得到的根据蓝宝石衬底非极性无极镓氮资料切片平面的电子显微图画的平面图。

　　在铟镓氮量子阱（QW）发光二极管（LED）中进步出光功率在业界现已成为研讨人员极端重视的一个重要研讨课题，其原因是这种办法能够进步外部量子效应。现在，许多不同的办法被研讨人员提出来以添加发光二极管的输出能量。咱们知道，进步出光功率的根本办法是在发光二极管的内部和外侧增强光的散射效应。因而，在发光二极管外表进行粗糙化加工的处理办法被研讨人员广泛选用以增强发光二极管的出光功率。与此一起，研讨人员还提出在资料的外表和内部进行光子晶体（PHCs）的周期性结构规划以进步发光二极管的出光功率。来自我国台北立大学电子工程系和光学与光电子研讨所的研讨人员提出并报导了根据联合光电化学（PEC）湿刻蚀进程和相位模板干与技能在一个发光二极管平顶周围外表构成一维（1-D）光栅结构的办法。研讨人员完结的试验完结了将出光功率提升至43%以上。在光电化学刻蚀进程中，一块半导体被浸入到一个传导电解液的容器中，该容器包含一个答应紫外光照耀抽样的光学窗口。图1.3所示为研讨人员提出并完结的一种光栅型发光二极管的结构。

　　与惯例边际发光器不同的是，光泵浦半导体激光器（OPSLs）有才能发生高质量高功率的激光束。完结光泵浦半导体激光器的最优高功率输出也是准确的晶片规划和晶片成长工艺一切必要要求的。为了在一块光泵浦半导体激光器芯片的增益上运用共振增强效应，量子阱有必要准确地成长在来自散布布拉格反射镜（DBR）反射构成的驻波波谷。来自美国图森市亚利桑那州州立大学光科学研讨院的研讨人员致力于研讨和开展1040纳米的高功率光泵浦半导体激光器的光源以呼应一个大气空间的光信号传输窗口。研讨人员演示和完结了作业波长在1040纳米近衍射极限输出高达23.8w、光到光转化功率为27%、斜功率为32.4%和多模输出功率到达40.7w的光泵浦半导体激光器。研讨人员提出的温度独立的光激发光测验办法能按照增强有用增益的规划技能保证准确的晶体外延成长进程。图1.4是研讨人员得到的温度独立外表光激发光的光谱散布示意图。

　　薄片激光器自从1992它年初次面世以来现已引起了研讨人员的广泛重视。特别值得一提的是，假如选用铟镓氮资料进行制备，光泵浦薄片激光器具有一系列的运用优势。但因为在铟镓氮资猜中掺磷技能的完结自身便是一个艰巨的使命，选用电来驱动发光设备则会饱尝高的阻抗然后发生高热量。来自德国柏林大学固态物理研讨所的研讨人员提出并完结了一种铟镓氮-镓氮薄片激光器的一步完结工艺流程。在对设备的制备进程进行描绘后，研讨人员对铟镓氮-镓氮薄片激光器的特性进行了研讨，特别是对铟镓氮薄片激光器的斜功率进行了初次报导。此外，研讨人员还进一步剖析和评论了改善铟镓氮薄片激光器功能的规划进程和一些存在于其间的概念性问题。图1.5是研讨人员提出的笔直外腔外表发射激光器（VECSELs）的规划计划图。

　　咱们知道，光子晶体（PhCs）具有周期性的结构因而有才能操控经过介质的光传输。光子晶体现在现已成为最有或许完结光子集成回路（PICs）的衬底，然后能够减缩光学元件的尺度和功率需求，其首要效果是在单个芯片上完结单片集成。根据高系数比照资料的光子线（PhWs）就像根据绝缘体的硅资料（SOI）相同也能供给高的光约束效应。二维（2-D）光子晶体设备现已被证明在光别离器、光耦合器、光透镜和光功率分配器上有许多的运用。当然，一维（1-D）光子晶体或光子线结构也能为具有小尺度高Q值的设备在制作工艺上供给便当。经过对微腔细节的细心规划高的Q值也是能够完结的，可是关于有较长间隔部分的器材规划，例如关于延伸腔体和多个微腔的规划则是较为困难的。来自英国布里斯托尔大学电子工程和电器系通讯研讨中心（CCR）光子学研发组的研讨人员现已成功地试验完结了根据绝缘体硅资料的高质量一维光子晶体或光子线外延腔的制作和丈量。研讨人员研发了腔体规模长度从3微米到8微米的器材。图2.1是研讨人员选用扫描电子显微镜（SEM）扫描取得的一维光子晶体或光子线外延腔的相片。

　　现在，液体中心光波导（LCW）被认为是完结新式光流体设备的要害器材，并现已遭到许多研讨人员的高度重视。液体中心光波导在高活络度光传感和光发送等运用范畴扮演了不可或缺的人物，正因为这个原因，研讨人员致力于进一步改善液体中心光波导的结构以求促进该技能的开展。咱们知道，实际上把光约束在低折射率芯中还有一系列资料能够运用，例如光子晶体、布拉格光波导和共振反射型光波导（ARROW）。众所周知，共振反射型光波导是一种漏隙波导，它有才能把光约束在芯中是因为它的折射率低于任何一种外涂覆层的折射率。因而，运用这一特色能够选用直接效果的办法在液体中心光波导中完结十分少数液体的注入。来自意大利那不勒斯的研讨人员报导了选用原子层堆积（ALD）技能结构液体中心共振反射型光波导的办法。成果显现低损耗的液体中心光波导有十分宽的输出传输光谱。研讨人员不仅仅报导了来自液体中心光波导这种新结构资料的输出光谱，而且丈量到其衰减损耗和理论核算的预期值根本共同。图2.2是研讨人员提出并规划的共振反射型光波导的横断面示意图。

　　近年来，空芯光子晶体光纤（HC-PCFs）因为其相比较传统的全反射型光纤而言具有某些特其他性质引起了研讨人员的广泛重视，而且空芯光子晶体光纤在高功率光孤子传送、低非线性和气相非线性光学范畴具有许多的潜在运用优势。在空芯光子晶体光纤中，光波被约束在光子带隙（PBG）结构中传达。可是，现在一切的研讨都集中于周期性的结构研讨，其体现在由不同形状的三角形、方形、蜂巢型和Kagome格子形孔洞构成的光子带隙结构。来自我国北京我国遥感研讨所光电子研讨中心的研讨人员研讨并报导了一种新式部分具有12重对称相似光子晶体结构（PQs）的空芯类光子晶体光纤（HC-PQF）。研讨人员报导的类光子晶体结构实际上是一种具有大规模但缺少周期性散布的特别结构。现在的研讨现已证明了类光子晶体结构具有十分多风趣的光学特性，例如类光子晶体结构能够供给更高的旋转对称性和更多各向同性的布里渊散布，因而在更初级的绝缘体上具有更多的共同性。图2.3是研讨人员提出并规划的6重光子晶体光纤的横断面示意图。

　　为了更进一步有用进步在光子集成回路（PICs）上承载的杂乱信号处理使命的才能，根据芯片开发来各种光器材是一件不可或缺的工作。相比较有源器材而言，例如激光器、放大器和调制器，无源器材一般更有或许完结高档其他集成，其原因是它们一般是选用二氧化硅进行集成的。来自加拿大金斯顿女王大学电子和核算机工程系的研讨人员提出和试验证明了一种在1550nm波长带内准光环形器的集成技能。这种准光环形器的结构中包含两个光功率耦合器，两个光放大器和一对光衰减器。其间，光功率分支器被背靠背后连接起来其分光比为98:2。光放大器在准光环形器中被运用作为定向器材来阻挠发至端口二送到端口一的光波，一起也阻挠发至端口三送到端口二的光波。光衰减器则被运用来对整个体系进行增益操控。丈量成果显现从端口一到端口二和从端口二到端口三的前向光传输的刺进损耗值接近到0dB。图3.1是研讨人员提出并规划的准光环形器的结构示意图。

　　外表等离子体光学是在金属和绝缘体接口运用外表等离子体激元(SPPs)的技能，在曩昔的十年里外表等离子体光学在全世界引起了研讨人员的广泛重视。外表等离子体激元是由外部电磁场（如光波）诱导金属外表自由电子的团体振动发生的，具有外表电磁场的传达功能，即电场强度在金属与介质的界面上具有最大值，跟着笔直于金属外表的间隔增大，场强呈指数衰减。外表等离子体激元的显著特色之一是巨大的部分场增强效应。这种部分增强效应现已在高活络生物化学传感、新式光源、高效光学元器材等范畴取得了广泛运用。外表等离子体激元的另一方面还具有将电磁场能量集合在很小的空间规模的特性，因而在纳米光子学范畴显现出巨大的运用潜力，被称作现在最有期望的纳米集成光子器材的信息载体，并在纳米光学成像、纳米光刻等广泛范畴取得了巨大成功。当然，特别值得重视的是在高度集成的光子集成回路（ICs）中，当光终究进入电集成回路时，它比现在老练的半导体技能体现出更少的衍射约束。来自我国台湾桃园县国立中央大学光学和光子系的研讨人员规划并研讨了一种根据金属-多绝缘体-金属装备的窄带波导外表等离子体的布拉格光栅，并根据规划准则和操作办法在每个禁带邻近的色散联系被研讨人员剖析和推导出来。研讨人员还选用数值仿线微米和半高全宽带宽值约为9纳米的窄带规划办法。研讨人员发现时刻均匀能量涡流存在于每一个禁带单元，并被最小耦合到每一个布拉格波长上。图3.2所示是研讨人员提出并规划的银-多绝缘体-银波导外表等离子体布拉格光栅一个单元的示意图。

　　运用瞬态穿插相位调制和失谐滤波器进行的波长转化（WC）现已成功地被运用在紧凑的半导体设备中，例如半导体光放大器（SOA）和硅纳米线波导设备上。关于特其他半导体光放大器而言，它有或许完结比其增益恢复时刻快30倍的交流速度。可是，当半导体光放大器被广泛运用于信号增益的试验中时，咱们也要注意到它比惯例的无源光波导更难制作和封装，其原因是半导体光放大器是有源器材，它要求完结的刺进电流和温度操控很难集成到无源光波导结构中。无源非线性光波导，例如硅纳米线、铝镓砷纳米线和硫族玻璃波导能够供给更简化的计划而且不需求外围操控电路。可是，其缺点是纳米尺度的光波导在制作上面对巨大的应战，原因是它需求选用高分辨率的平版印刷技能而且需求完好的模场适配进程来促进光信号耦合进光纤。来自美国马里兰州巴尔的摩先进光子学研讨中心（CASPR）的研讨人员提出并完结了选用无源镓砷-铝镓砷光波导和失谐滤波器进行瞬态穿插相位调制的进程，并根据该技能完结了10Gbit/s归零码开光键控信号（RZ-OOK）的波长转化进程。相比较原始的归零码开光键控信号而言，转化后的归零码开光键控信号在10e-9误码率时功率代价值小于1dB。图4.1所示是研讨人员提出并规划的无源镓砷-铝镓砷光波导横截面的示意图。

　　近年来，在微结构光纤（MOFs）的制备工艺中，混合玻璃的运用能够约束色散并在结构紧凑非线性设备的进程中具有一些新的特性。在不同的非线性处理进程中，四波混频（FWM）技能在不同光器材中的运用起到了要害效果，特别是用于制作全光波长转化器。一般，完结高效和宽带四波混频的进程需求重视的光纤参数首要包含：高的非线性系数，低且平整的色散特性和短光纤的长度。此外，软玻璃空芯光纤（HF）也被研讨人员证明能够完结四波混频的进程。值得重视的是，零色散波长（ZDW）值为1582纳米和非线的硅酸盐软玻璃空芯光纤完结四波混频这一进程的带宽值为30纳米，零色散波长值为1550纳米和非线的硅酸盐软玻璃空芯光纤完结四波混频这一进程的带宽值为35纳米。可是，其缺点是硅酸盐软玻璃空芯光纤的光纤参数是极端灵敏的，特别反映在其制备进程中很难操控。处理该问题的一种办法是在运用前进行准确加工工艺处理得到全固态的微结构光纤。来自英国南安普顿大学光电子研讨中心的研讨人员从前报导过在波长转化进程中运用全固态微结构光纤的办法，但在其进程中光纤的色散系数并没有最优化。为了最优化这一结构，英国南安普顿大学光电子研讨中心的研讨人员在本期文章中试验提出并完结了在1.55微米波长上运用1.1米长度高非线性W型色散拖尾硅酸盐光纤进行四波混频的波长转化进程。图4.2所示是研讨人员提出并规划的根据四波混频的波长转化试验设备和计划示意图。