集成光电子学进展.doc

 集成光电子学进展 Progress in Integrated Optoelectronics 第13号  主办单位 集成光电子学国家联合重点实验室 2003年6月 顾问委员会 (按姓氏笔划排序) 王启明 陈良惠 张以谟 张克潜周炳琨 高鼎三 梁春广 简水生 编辑编委会 (按姓氏笔划排序) 主 任：罗 毅 副主任：黄永箴 委 员：王玉堂 刘式墉 任晓敏 余金中 杜国同 杨 辉 林世鸣 范希武 董孝义 责任主编： 王 莉 集成光电子学进展通信处： 北京912信箱图书信息中心 邮编：100083 电话E-mail: lwang@red.semi.ac.cn 目录 高技术工艺设计 罗兰园（二）  半导体电子器件 SiGe HBT及高速电路的发展  无源器件 光调制和光开关 (20) 微光开关研究与发展现状 (25)  有源器件及材料 光通信用可调谐激光器研究进展 (31) GaN基半导体材料研究进展 (39) 高技术市场 我国光通信市场前景（44） 世界光通信市场 (45) 光无源器件市场现状 (47)  高技术短讯 在室温下工作的中红外垂直腔表面发射激光器 (49) 低发散度的自配套二极管激光器 (50) 晶体波导光学延迟线 (50) 用光子晶体设计高Q显示 (50) 抽运光纤产生高功率宽带光 (51) 将光学和时尚结合 (51) 用光学编码硅晶粉末探测生物制剂和化学制剂 (51) 负折射之争 (51)  敬告读者（停刊通知） 本期刊自2001年6月至今（2003年6月）走过了三个年头，共发刊13期，共约八十万字，跟踪了多项世界高科技前沿热点论题，得到广大读者好评。这期间得到了广大学者、科研工作者和读者们的大力支持和帮助，特别是受到中科院半导体所王启明院士和集成光电子学国家联合重点实验室罗毅、黄永箴等老师们的具体指导和帮助。 在本期刊即将停刊之际，仅向曾经指导、支持和帮助过本刊的科学工作者和热情读者们致以衷心谢意。 《集成光电子学进展》编委会 二○○三年五月 高技术工艺设计 罗兰园（二） 杨沁清 胡雄伟 （中国科学院 半导体研究所）  （该文接上期（第12号）第30页）从广义光栅到罗兰园 上一期我们报道了“罗兰园（一）”的文章，主要从数学的角度证明罗兰园的原理。这里我们从广义光栅以及数学的角度来证明罗兰园的原理。一个平面光栅能把含有各种不同波长的入射光束分离成像在空间不同位置的不同谱级的光谱，除0级光谱外，高于0级的不同波长的谱线能被分开，并依序排列在0级谱线的两侧。这就是光栅的色散作用，这种成像无需任何透镜元件或其它光学元件。对于光栅我们所要的功能是它的能把不同波长的光分开投射到不同空间位置上并显示出锐峰功能。这一功能是靠光栅的多波干涉因子实现的。我们可以把这种多波干涉因子加以推广，提出一个广义光栅概念，也就是说提出一个广义光栅效应的概念。 图1 广义光栅结构示意图 图2 罗兰园的结构示意图  如图1所示，假定空间有一系列的点G1，G2，G3，……GN,如果它们对空间矛一对点Q，P，能满足下列条件： QGjP-QGj+iP=常数=2mπ……（1） （1）式所表达的物理意义是：若Q是一个入射狭缝，P是一个接受光谱的面上某一个点，那么QGj为入射狭缝到G上的第j个点的光程，GjP是第j个点到P点的光程，从这相邻两个点发出的两个子波的相位差为： ΔΦ=2π/λ（QGjP-QGj+1P）=常数=2mπ……（2） （2）式表式相邻两个空间点发出的子波之间的相位差等于一个常数（m为整数），与空间点Gj的位置无关。我们就定义这一系列点G1、G2、……Gj、Gj+1、……GN为广义光栅，（2）式就是广义光栅方程。 正如前面所述，罗兰（H.A.Rowland)于1882年用普通的刻光栅的机器把光栅刻制在凹形球面反射镜上。一般称这种光栅为罗兰光栅或罗兰园（Rowland circle）。它既有平面光栅的色散功能又有凹面镜的聚焦成像功能。图2给出了罗兰园的简单示意图。AB是球面上的一段圆孤。点C是圆弧的曲率中心，AB的曲率半径为R1=CD，以CD/2=R为半径，以点O为圆心作一个园K与光栅AB相切于D点。如果在园K上的S点处是一个狭缝，从S处出射一束光投射到光栅AB上，这束光被光栅衍射，衍射光束能成像在同一园K的另一个点P上。如果在点P处安置