专利名称：过剩光载流子光栅的制作方法
技术领域：
本发明涉及光信息技术领域，具体涉及一种过剩光载流子光栅。
技术背景光栅主要用于光学信息处理领域。光栅根据其工作方式分为两类， 一类是 透射光栅，另一类是反射光栅。如果按其对入射光的调制作用来分类，又可分 为振幅光栅和相位光栅。现在通用的透射光栅是在平板玻璃上刻划出一道道等 宽、等间距的刻痕，刻痕处不透光，无刻痕处是远光的狭缝。透射光栅的缺点 是由于单缝衍射因子的作用，衍射图样中无色散的零级主极强占有总光能的 很大一部分，其余的光能还要分散到各级光谱中，以致每级光谱的光强都比较 小，而且级次越高，光强越弱。反射式光栅是在金属反射镜面上刻划出一道道 刻痕，刻痕处发生漫反射，未刻痕处在反射方向上发生衍射。反射式光栅又分 为两种平面反射光栅和凹面反射光栅。平面反射光栅能将单缝衍射0级与缝 间干涉0级错开，从而把光能转移到所需的某一级谱线上(让零级成为缺级)， 其缺点是低光效率和色散对波长的严重不均匀性，二级光谱必须消除，通常 需要两块横向光栅分别工作在不同波段获得合适的横向色散。凹面反射光栅可 以起色散元件和准直镜两个作用，使色散后的光束聚焦于出射狭缝，得到锐线 光谱，其缺点是较难兼顾平场和高分辨率的要求，导致像差偏大，没有被普 遍采用。上述光栅只对入射光的振幅进行调制，改变了入射光的振幅透射系数 或反射系数的分布，所以是振幅光栅。 一块光栅的刻痕通常很密，在光学光谱区采用的光栅刻痕密度为0.2—2400条/ mm，目前在实验室研究工作中常用的 是600条/ mm和1200条/ mm。上述的光栅制作好后，栅距等参数就确定下 来。声光Bmgg器件为参数可调的衍射光栅，它是利用超声波引起介质的疏密
交替变化从而介质内各点的折射率也随着该处的弹性应变而发生相应的变化。 发明内容本发明所要解决的技术问题是如何提供一种过剩光载流子光栅，该光栅通 过过剩光载流子来改变半导体材料折射率从而实现对入射光的衍射，它与声光Bragg器件相比，栅距可做到更小，并且参数可变。本发明所提出的技术问题是这样解决的提供一种过剩光载流子光栅，其特征在于包括硅片、扫描驱动器、振镜和激发光光源，所述激发光光源经振镜的反射光入射到所述硅片上，所述扫面驱动器与振镜连接并驱动振镜周期性 转动，射频电信号加到偏压上来调制所述激发光光源。按照本发明所提供的过剩光载流子光栅，其特征在于，所述激发光光源是光波波长为830nm的激光器。按照本发明所提供的过剩光载流子光栅，其特征在于，所述激发光光源的 光子能量大于半导体材料的禁带宽度。本发明运用的基本原理激发光入射到半导体材料表面激发电子空穴对即过剩光载流子，由于这种光注入引起了材料折射率的变化，并通过振镜的旋转 将调制激发光光源的信号转换为半导体材料折射率变化的信号，并且这种折射 率变化信号载有调制光源信号的振幅相位信息，通过这种方式达到周期性扰动 介质折射率的效果，当传输工作光(光子能量小于材料禁带宽度)穿过此折射 率发生周期性改变的半导体时，将发生衍射。本发明的有益效果1)栅距可调，灵活性好，可应用于相关器，频谱分析 仪等系统中；2)栅距可做到很小，即光栅分光本领强，频率分辨率好。这种过 剩光载流子光栅是一种衍射光栅，它既可以用于普通衍射光栅所应用的领域， 也可以用于相关器，频谱分析仪等系统中。
图1为本发明的过剩光载流子光栅示意图；图2为光注入后半导体内载流子浓度达到平衡时浓度分布示意图；图3为激发光注入半导体材料后材料截面对传输工作光的光学特性示意图其中，1、硅片，2、扫描驱动器，3、振镜，4、激发光光源。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。如图1所示，从左至右从上至下包括硅片l，扫描驱动器2，振镜3，激发光光源4，扫描驱动器2驱动振镜3周期性转动，激发光光源4经振镜3的 反射光入射至硅片1上，射频电信号S々)加到偏压K上，并用来调制激发光光 源。激发光光源为光波波长是830nm的激光器，选用重掺杂硅片。过剩光载流子光栅形成机理激发光在入射至硅片后，注入了载流子，载 流子浓度达到平衡时浓度分布如图2所示。在注入载流子后，折射率减小，根据光程的概念，从该截面上看，在光正 入射时，入射中心点的光程最小，越远离入射中心点光程越大。故点状光注入 时，此时的材料相当于凹透镜。 一束扁平光注入材料表面相当于有一道凹槽。 激发光注入半导体材料后材料截面对传输工作光的光学特性如图3所示。将经调制的激发光扫描式通过硅片时，硅片上就形成一道道光栅，传输工 作光通过此光栅时将发生衍射。
权利要求
1、一种过剩光载流子光栅，其特征在于包括硅片、扫描驱动器、振镜和激发光光源，所述激发光光源经振镜的反射光入射到所述硅片上，所述扫面驱动器与振镜连接并驱动振镜周期性转动，射频电信号加到偏压上调制所述激发光光源。
2、 根据权利要求1所述的过剩光载流子光栅，其特征在于，所述激发光光源是光波波长为830nm的激光器。
3、 根据权利要求1所述的过剩光载流子光栅，其特征在于，所述激发光 光源的光子能量大于半导体材料的禁带宽度。
全文摘要
本发明公开了一种过剩光载流子光栅，其特征在于包括硅片、扫描驱动器、振镜和激发光光源，所述激发光光源经振镜的反射光入射到所述硅片上，所述扫面驱动器与振镜连接并驱动振镜周期性转动，射频电信号加到偏压上来调制所述激发光光源。本发明的有益效果1)栅距可调，灵活性好，可应用于相关器，频谱分析仪等系统中；2)栅距可做到很小，即光栅分光本领强，频率分辨率好。
文档编号G01R23/16GK101114029SQ20071004954
公开日2008年1月30日 申请日期2007年7月18日 优先权日2007年7月18日
发明者鹰 周, 杨立峰, 王亚非, 赵斌兴, 高椿明 申请人:电子科技大学