微纳光电子技术研究进展

王冰 张旭琳 黄海漩 程冠晓 徐平*

微纳光电技术研究所，电子科学与技术学院，深圳大学，中国深圳，518060

摘要：微纳光电子技术是当今国际上热点科学研究领域之一，在光电子器件日趋集成化和精密化的发展中担当非常重要的角色。它所研究的是在微纳尺度下光电子的运动传输特性、光电子与物质的相互作用规律、相关的操控及其应用技术等。许多经典理论在微纳尺度下已不再适用，取而代之的近年来发展的微纳光学、微纳电子学理论。其理论涉及微纳尺度电子、光子与物质相互作用的各种物理规律和现象，如量子限域理论、量子隧道效应及界面效应等。其内容交叉性强,涵盖了电子学、光学、化学、物理学以及材料科学与制造技术等，是一门综合性的前沿技术。本文首先介绍了目前主流的几类微纳光电材料及响应器件，继而聚焦于了本实验在该领域的所开展的特色工作及近年来取得的主要进展。

关键词：二元光学；PS变换；微光学导光板；微光学平面集成相关器；低维半导体纳米材料。

引言

目前，人类社会正在进入一个全新的信息化和网络化的时代。信息化社会的急速到来，既给作为信息科学技术支撑的微纳光电子技术的发展带来了新机遇，同时又对它们今后的发展提出了新的挑战。微纳光电子技术是当今国际上热点科学研究领域之一，在光电子器件日趋集成化和精密化的发展中担当非常重要的角色。它所研究的是在微纳尺度下光电子的运动传输特性、光电子与物质的相互作用规律、相关的操控及其应用技术等。本技术旨在基于现代微纳光学和电子学原理，挑战相关的、具有重要社会或经济价值的技术问题，包括微纳光电子材料技术以及微纳光电子器件的制造和诊断技术等。

1.几类主流的微纳光电材料及器件

1.1 微光学器件

微光学元件具有微型化、轻型化、可复制、价格低、可设计产生任意形状的波前，可把多种功能集中于一个器件上等其它器件不可比拟的优点。

1.2 微纳发光材料和器件

微纳发光材料主要采用微纳颗粒作为发光基质，包括纯的及掺杂的微纳半导体发光材料，稀土离子及过度金属离子掺杂的纳米氧化物、硫化物、复合氧化物、及各种微纳无机盐发光材料等。微纳发光材料主要用于各种微纳发光器件如微纳发光二极管或微纳激光器的设计及制备，它可以实现宏观块体材料所不具备的发光性质。

1.3 微纳光波导材料及器件

微纳光纤是微纳光波导材料的典型代表。按照材料划分，微纳光纤可分为玻璃光纤（包括石英系玻璃光纤光纤、卤化物玻璃光纤及硫系玻璃光纤）、塑料光纤、晶体光纤等。
微纳光纤器件包括光纤无源器件（分为光纤连接器、光纤耦合器、光隔离器、光波分复用器和解复用器、光开关、光衰减器、光纤光栅、光纤滤波器等）、光纤激光器、光纤放大器等。