光纤波导管

在高性能的光电器件中,往往要用到具有良好的发光效率(light emission efficiency)及电学性能的复合物半导体材料。而截至目前,用于这类器件的半导体纤维还是通过在氧化硅的内孔里沉积上一元的半导体材料来制备。这样的纤维既具有氧化硅材料的稳定性,并与现有的光纤制造工艺相容;而且也具备了半导体材料的特性。一组研究人员最近发表了关于制备复合物半导体光纤波导管的工作,为新型光电器件的研发开辟了道路。

在该报导中,他们利用了高压化学气相沉积(high-pressure chemical vapor deposition)的方法,在氧化硅内孔里沉积ZnSe半导体材料,来制备了这一新型的复合物半导体光纤。这类光纤可以用于制造下一代的光电器件,例如具有高输出功率和优异光束轮廓的纤维激光器。

ZnSe半导体材料在很大的波长范围内(从可见光到红外光)都具有优异的光学传输性能,并且是一种很好的增益介质(gain medium),所以是一种非常好的纤维激光器材料。另外,这种复合物半导体材料具有很大的光学非线性(optical nonlinearities),这对频率转换-即改变光的颜色非常重要。为了制备ZnSe光纤,研究人员们通过筛选合适的前躯体化合物,来优化的材料沉积的效果,避免不必要的预反应(pre-reactions)。所沉积的材料的形貌和成分可以通过改变前躯体不同化合物的比例来进行调节。采用高压化学气相沉积的方法可以获得高的产率,尤其是如果同时制备多个纤维;并且在最终结构的几何设计上也有很好的灵活性。光谱实验的结果证实了该光纤波导管的纯度以及电学性能都与光学级的ZnSe材料标准接近。

该小组今后的工作方向将是尽量减小甚至去除纤维芯部的空洞。这可以提高光束的质量,使它可以应用于更多不同类型的光电器件。

 

J. R. Sparks, et al. Adv. Mater., 2011 ; DOI: 10.1002/adma.201003214