專利名稱：過剩光載流子光柵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光信息技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種過剩光載流子光柵。
技術(shù)背景光柵主要用于光學(xué)信息處理領(lǐng)域。光柵根據(jù)其工作方式分為兩類， 一類是 透射光柵，另一類是反射光柵。如果按其對入射光的調(diào)制作用來分類，又可分 為振幅光柵和相位光柵?，F(xiàn)在通用的透射光柵是在平板玻璃上刻劃出一道道等 寬、等間距的刻痕，刻痕處不透光，無刻痕處是遠(yuǎn)光的狹縫。透射光柵的缺點(diǎn) 是由于單縫衍射因子的作用，衍射圖樣中無色散的零級主極強(qiáng)占有總光能的 很大一部分，其余的光能還要分散到各級光譜中，以致每級光譜的光強(qiáng)都比較 小，而且級次越高，光強(qiáng)越弱。反射式光柵是在金屬反射鏡面上刻劃出一道道 刻痕，刻痕處發(fā)生漫反射，未刻痕處在反射方向上發(fā)生衍射。反射式光柵又分 為兩種平面反射光柵和凹面反射光柵。平面反射光柵能將單縫衍射0級與縫 間干涉0級錯(cuò)開，從而把光能轉(zhuǎn)移到所需的某一級譜線上(讓零級成為缺級)， 其缺點(diǎn)是低光效率和色散對波長的嚴(yán)重不均勻性，二級光譜必須消除，通常 需要兩塊橫向光柵分別工作在不同波段獲得合適的橫向色散。凹面反射光柵可 以起色散元件和準(zhǔn)直鏡兩個(gè)作用，使色散后的光束聚焦于出射狹縫，得到銳線 光譜，其缺點(diǎn)是較難兼顧平場和高分辨率的要求，導(dǎo)致像差偏大，沒有被普 遍采用。上述光柵只對入射光的振幅進(jìn)行調(diào)制，改變了入射光的振幅透射系數(shù) 或反射系數(shù)的分布，所以是振幅光柵。 一塊光柵的刻痕通常很密，在光學(xué)光譜區(qū)采用的光柵刻痕密度為0.2—2400條/ mm，目前在實(shí)驗(yàn)室研究工作中常用的 是600條/ mm和1200條/ mm。上述的光柵制作好后，柵距等參數(shù)就確定下 來。聲光Bmgg器件為參數(shù)可調(diào)的衍射光柵，它是利用超聲波引起介質(zhì)的疏密
交替變化從而介質(zhì)內(nèi)各點(diǎn)的折射率也隨著該處的彈性應(yīng)變而發(fā)生相應(yīng)的變化。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何提供一種過剩光載流子光柵，該光柵通 過過剩光載流子來改變半導(dǎo)體材料折射率從而實(shí)現(xiàn)對入射光的衍射，它與聲光Bragg器件相比，柵距可做到更小，并且參數(shù)可變。本發(fā)明所提出的技術(shù)問題是這樣解決的提供一種過剩光載流子光柵，其特征在于包括硅片、掃描驅(qū)動(dòng)器、振鏡和激發(fā)光光源，所述激發(fā)光光源經(jīng)振鏡的反射光入射到所述硅片上，所述掃面驅(qū)動(dòng)器與振鏡連接并驅(qū)動(dòng)振鏡周期性 轉(zhuǎn)動(dòng)，射頻電信號加到偏壓上來調(diào)制所述激發(fā)光光源。按照本發(fā)明所提供的過剩光載流子光柵，其特征在于，所述激發(fā)光光源是光波波長為830nm的激光器。按照本發(fā)明所提供的過剩光載流子光柵，其特征在于，所述激發(fā)光光源的 光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度。本發(fā)明運(yùn)用的基本原理激發(fā)光入射到半導(dǎo)體材料表面激發(fā)電子空穴對即過剩光載流子，由于這種光注入引起了材料折射率的變化，并通過振鏡的旋轉(zhuǎn) 將調(diào)制激發(fā)光光源的信號轉(zhuǎn)換為半導(dǎo)體材料折射率變化的信號，并且這種折射 率變化信號載有調(diào)制光源信號的振幅相位信息，通過這種方式達(dá)到周期性擾動(dòng) 介質(zhì)折射率的效果，當(dāng)傳輸工作光(光子能量小于材料禁帶寬度)穿過此折射 率發(fā)生周期性改變的半導(dǎo)體時(shí)，將發(fā)生衍射。本發(fā)明的有益效果1)柵距可調(diào)，靈活性好，可應(yīng)用于相關(guān)器，頻譜分析 儀等系統(tǒng)中；2)柵距可做到很小，即光柵分光本領(lǐng)強(qiáng)，頻率分辨率好。這種過 剩光載流子光柵是一種衍射光柵，它既可以用于普通衍射光柵所應(yīng)用的領(lǐng)域， 也可以用于相關(guān)器，頻譜分析儀等系統(tǒng)中。


圖1為本發(fā)明的過剩光載流子光柵示意圖；圖2為光注入后半導(dǎo)體內(nèi)載流子濃度達(dá)到平衡時(shí)濃度分布示意圖；圖3為激發(fā)光注入半導(dǎo)體材料后材料截面對傳輸工作光的光學(xué)特性示意圖其中，1、硅片，2、掃描驅(qū)動(dòng)器，3、振鏡，4、激發(fā)光光源。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。如圖1所示，從左至右從上至下包括硅片l，掃描驅(qū)動(dòng)器2，振鏡3，激發(fā)光光源4，掃描驅(qū)動(dòng)器2驅(qū)動(dòng)振鏡3周期性轉(zhuǎn)動(dòng)，激發(fā)光光源4經(jīng)振鏡3的 反射光入射至硅片1上，射頻電信號S々)加到偏壓K上，并用來調(diào)制激發(fā)光光 源。激發(fā)光光源為光波波長是830nm的激光器，選用重?fù)诫s硅片。過剩光載流子光柵形成機(jī)理激發(fā)光在入射至硅片后，注入了載流子，載 流子濃度達(dá)到平衡時(shí)濃度分布如圖2所示。在注入載流子后，折射率減小，根據(jù)光程的概念，從該截面上看，在光正 入射時(shí)，入射中心點(diǎn)的光程最小，越遠(yuǎn)離入射中心點(diǎn)光程越大。故點(diǎn)狀光注入 時(shí)，此時(shí)的材料相當(dāng)于凹透鏡。 一束扁平光注入材料表面相當(dāng)于有一道凹槽。 激發(fā)光注入半導(dǎo)體材料后材料截面對傳輸工作光的光學(xué)特性如圖3所示。將經(jīng)調(diào)制的激發(fā)光掃描式通過硅片時(shí)，硅片上就形成一道道光柵，傳輸工 作光通過此光柵時(shí)將發(fā)生衍射。
權(quán)利要求
1、一種過剩光載流子光柵，其特征在于包括硅片、掃描驅(qū)動(dòng)器、振鏡和激發(fā)光光源，所述激發(fā)光光源經(jīng)振鏡的反射光入射到所述硅片上，所述掃面驅(qū)動(dòng)器與振鏡連接并驅(qū)動(dòng)振鏡周期性轉(zhuǎn)動(dòng)，射頻電信號加到偏壓上調(diào)制所述激發(fā)光光源。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過剩光載流子光柵，其特征在于，所述激發(fā)光光源是光波波長為830nm的激光器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過剩光載流子光柵，其特征在于，所述激發(fā)光 光源的光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種過剩光載流子光柵，其特征在于包括硅片、掃描驅(qū)動(dòng)器、振鏡和激發(fā)光光源，所述激發(fā)光光源經(jīng)振鏡的反射光入射到所述硅片上，所述掃面驅(qū)動(dòng)器與振鏡連接并驅(qū)動(dòng)振鏡周期性轉(zhuǎn)動(dòng)，射頻電信號加到偏壓上來調(diào)制所述激發(fā)光光源。本發(fā)明的有益效果1)柵距可調(diào)，靈活性好，可應(yīng)用于相關(guān)器，頻譜分析儀等系統(tǒng)中；2)柵距可做到很小，即光柵分光本領(lǐng)強(qiáng)，頻率分辨率好。
文檔編號G01R23/16GK101114029SQ20071004954
公開日2008年1月30日 申請日期2007年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月18日
發(fā)明者鷹 周, 楊立峰, 王亞非, 趙斌興, 高椿明 申請人:電子科技大學(xué)