近日，天津大学精密仪器与光电子工程学院的程振洲教授与刘铁根教授课题组、华中科技大学武汉光电国家研究中心的余宇教授、深圳大学物理与光电工程学院的王佳琦助理教授共同撰写了题目为“短波中红外硅基光子学进展”的综述论文，文章发表在年4月7日出版的《红外与激光工程》杂志上。

短波红外波段是指波长在0.7-2.5微米范围内的电磁波波段，跨越近红外和中红外两部分，在通信测距、卫星遥感、疾病诊断、军事国防等领域具有广泛的应用。目前，硅基光子学在开发短波中红外波段（2.0-2.5微米）集成光波导器件方面有无可比拟的优势。首先，硅基器件的设计、开发、制备和表征测量技术的发展非常成熟。一般来讲，硅基器件具备高集成度、高稳定性、高可靠性等优点。其次，硅基器件是开发高功率、低损耗光电子集成器件的理想平台。硅是一种间接带隙的半导体材料，其带隙宽度约为1.12eV，在短波中红外波段透明度高（图1），非常适合开发光学波导器件。随着波导中传输波长的增加，波导侧壁粗糙引起的瑞利散射光学损耗逐渐降低，当波长大于2.15微米时，硅基波导器件中双光子吸收引起的非线性光学损耗也可忽略不计。最后，通信波段相关技术可以直接转移到短波中红外波段，并有望实现更低的器件开发成本。以硅-绝缘体（silicon-on-insulator，SOI）晶圆为基础的硅基光子学经过多年发展已经取得了雄厚的技术积累，作为氧化埋层和波导包层的二氧化硅材料在短波中红外波段吸收较弱（图1），无需针对短波中红外波段开发新的器件加工工艺，并且，随着波长的增加，光学器件对加工工艺的最小尺寸、设计容差、加工精度等要求还将进一步降低。因此，短波中红外硅基光子学近年来逐渐发展成为一个热门的研究课题。

图1.基于硅-绝缘体晶圆开发的硅基波导器件在短波中红外波段兼具低双光子吸收和低氧化埋层吸收的特性

本综述分别从无源波导器件、非线性光学波导器件和光电波导器件等三方面综述了前沿进展，并对短波中红外硅基光子学的发展前景做了简要的展望。首先，在无源波导器件方面，文章针对目前所报道的硅基波导、光栅耦合器、微型谐振腔、复用/解复用器等器件的性能进行了总结和比较。其次，在非线性光学波导器件方面，文章阐述了硅基材料在短波中红外波段的折射率和非线性光学特性，针对已报道的硅基片上非线性相干光源和放大器件进行了总结，主要包括：光参量放大器、光参量振荡器、超连续谱产生、克尔光频梳等工作。最后，在光电波导器件方面，文章主要综述目前所研发的短波中红外电光调制器和光电探测器。其中，调制器是集成光路中实现信号编码、交换、复用等功能的关键部件，文章对不同结构的电光调制器和热光调制器进行了介绍，并将其调制速度、消光比、调制效率等重要性能参数进行了总结；光电探测器能将光信号转变为电信号，是集成光子系统中重要的器件之一，文章分别总结了短波中红外波段的III-V族材料、二维半导体材料、纳米线与硅基波导器件异质集成的光电探测器，并将其性能和应用进行了总结。本综述能够为集成光学、红外光学、光通信、传感、成像等领域的专业人员提供有用的参考资料，希望能够吸引更多的研究工作者

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