太赫兹量子阱光电探测器的光耦合器研究

项目名称： 太赫兹量子阱光电探测器的光耦合器研究

项目编号： No.61306066

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 无线电电子学、电信技术

项目作者： 张戎

作者单位： 中国科学院上海微系统与信息技术研究所

项目金额： 25万元

中文摘要： 亚波长金属微结构与电磁波的相互作用是当前的研究热点之一。利用亚波长金属微结构激发传统的表面等离子体(SP)以及近来备受关注的诱导表面等离子体(SSP)，人们实现了慢光、光会聚和光波导等对光的控制。结合SP及SSP模的分布特性和太赫兹(THz)量子阱光电探测器(QWP)的结构特点，本项目提出在THz QWP的表面制作亚波长金属微结构，激发SP及SSP模并用于光耦合，目的在于实现正入射条件下可工作的高性能THz QWP器件。通过理论模拟获得优化的微结构参数，采用光刻、生长金属薄膜并剥离等成熟的半导体加工技术在器件表面制作亚波长金属微结构光耦合器，可在THz频段实现掺杂半导体表面SP模和金属微结构表面SSP模的激发与控制，形成共振强耦合，大幅提升器件有源区内的光强，再结合优化的器件结构布局，预期实现THz频段的高灵敏度光子型探测器，为宽带THz通信和高速THz实时成像应用奠定基础。

中文关键词： 光耦合器；光电探测器；量子阱；太赫兹；

英文摘要： Subwavelength metallic microstructures exhibit unusual or naturally unobtainable optical properties. Using surface plasmons (SPs) and spoof surface plasmons (SSPs) excited by the subwavelength metallic microstructures, slow light, light focusing and waveguiding are achieved. In this project, subwavelength metallic microstructrures are proposed to excite SP and SSP modes for the light coupling of terahertz (THz) quantum well photodetectors (QWPs), and the purpose is to realize high-performance frontside-illuminated THz QWPs. Microstructures can be fabricated on the device surface through standard semiconductor fabrication techniques, such as photolithograhy, electron beam evaporation, and lift-off, etc. With optimized structrual parameters, strong resonant coupling can be obtained through the excitation of SPs and SSPs, which will enhance the local electric field intensity in the active region of THz QWP significantly. Therefore, great improvement in the performance of THz QWPs can be expected. This work will provide high-sensitive photonic detectors in THz region, which are the bases of broadband THz communication and high-speed real time THz imaging applications.

英文关键词： optical coupler；photodetector；quantum well；terahertz；