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oe1(光电查) - 科学论文

50 条数据
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  • 激光聚合光子线键合技术的数据传输速率接近1太比特/秒

    摘要： 微电子技术通过引线键合解决了现代计算与通信中集成芯片（IC）封装不同功能元件的挑战。小型化是追求更快、更便携且成本更低（材料用量更少）解决方案所引导的趋势，引线键合技术也随之发展以适应芯片和印刷电路板日益复杂的3D架构。而使用光子而非电子能提供更快、更强大的计算与通信能力，这正是光纤通信快速发展的根本原因之一——其在约1000公里的长距离传输中尤其高效。微电子领域的数据传输也日益受益于光互连技术，但该技术在微型IC尺寸上存在扩展难题。光纤在长距离数据传输中取代铜线的总体趋势符合小型化发展方向，如今这一技术又在微观尺度实现新突破：光子引线键合解决了微电子引线键合的同类问题，但应用于芯片间互连的光通信领域。 最新研究展示了一项里程碑成果：采用光子引线键合技术，将硅光子发射器与1.5μm InGaAsP激光器共封装，在75公里信道上实现了约0.8Tbit/s的数据传输速率。该纪录速度的达成综合了多项突破：仅0.7dB的光学插入损耗；通过直接激光写入无缝实现单模光纤操作/滤波所需的引线锥度调控；最重要的是，光子引线键合解决了元件间严苛的光学对准要求，为自动化封装方案开辟可能?；诔墒旎ゲ菇鹗粞趸锇氲继寮际醯墓韫庾悠教ǎ衷诳赏ü庾右呒嫌肫渌教ǖ墓庠醇胺窍咝怨庋г岷?，从而实现混合光子芯片?？榛?。这体现了现代技术发展中复杂性与小型化并进的演进趋势——该原则正是过去数十年微电子领域确立的指导方针。

    关键词： 光通信、直接激光写入、微型化、光子线键合、光互连

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • [2018年IEEE超大规模集成电路技术研讨会 - 美国夏威夷檀香山（2018.6.18-2018.6.22）] 2018年IEEE超大规模集成电路技术研讨会 - 混合14纳米FinFET与硅光子技术实现低功耗Tb/s/mm2光学I/O

    摘要： 我们展示了一种微凸点倒装芯片集成的14nm鳍式场效应晶体管（FinFET）CMOS-硅光子（SiPh）技术平台，该平台支持具有1.6Tb/s/mm2带宽密度的超低功耗光I/O收发器。发射器结合了差分FinFET驱动器与硅环调制器，在0.015mm2占位面积内实现40Gb/s NRZ光调制，动态功耗为154fJ/比特。接收器集成了FinFET跨阻放大器（TIA）与锗光电二极管，在0.01mm2占位面积内实现40Gb/s NRZ光电检测，灵敏度为-10.3dBm，功耗为75fJ/比特。通过标准单模光纤（SMF）链路裕量下的1330nm波长环回实验，验证了高质量的数据收发性能。最后，我们演示了一款集成热控的4×40Gb/s、0.1mm2、带2dB波分复用（WDM）的发射器，使光I/O的传输速率能够大幅超越每根光纤100Gb/s的水平。

    关键词： 光互连、鳍式场效应晶体管、硅光子学

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 长程等离子体光学波导拐角镜芯片

    摘要： 我们提供了基于超长程表面等离子体极化激元波导的片上90°转角波导阵列的实验概念验证，该波导在1.55微米波长下以TM偏振模式工作。单模波导由嵌入SU-8包层中的薄金-光刻胶芯构成，其典型传输损耗约为1分贝/毫米。集成于包层中并与波导转角对齐的棱镜腔确保了全内反射。我们展示了一种基于多步光刻自对准的波导转角镜集成制造方法。该芯片有望成为单模高速通信互连的低损耗垂直接口。

    关键词： 平面光波电路、等离激元、光互连、集成波导、等离激元光学

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • [IEEE 2019年国际人工智能与先进制造会议（AIAM）- 爱尔兰都柏林（2019.10.16-2019.10.18）] 2019年国际人工智能与先进制造会议（AIAM）- 基于多芯光纤的动态实时三维姿态重建方法（副标题按需添加）

    摘要： 我们开发了一款5×5平方毫米的紧凑型硅光接收器，配备28纳米CMOS跨阻放大器（TIA）芯片。该接收器芯片采用光电融合设计技术，通过优化光电器件接口实现高速高效运行。使用光学引脚便于多模光纤与锗光电探测器之间的光路对准。光电探测器与跨阻放大器之间的铝质带状线因其特性阻抗高于TIA输入阻抗，有效提升了3分贝带宽。在刻蚀的绝缘体上硅（SOI）晶圆上采用共面波导（CPW）结构，通过减小波导电场与硅层的重叠区域实现了低插入损耗。实验证明该接收器在25℃和85℃环境下均可实现25Gb/s无误码传输，其最低灵敏度分别为-11.0dBm（25℃）和-10.2dBm（85℃），功耗分别为2.3mW/Gb/s（25℃）和2.5mW/Gb/s（85℃）。结果表明该接收器具备高温环境实用化应用潜力。

    关键词： CMOS跨阻放大器、多模光纤传输、光电集成电路、光互连、光接收器、硅光子学

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 面向<100飞焦/比特光子链路的混合等离子体多量子阱电反射调制器设计

    摘要： 实现板载和芯片间光互连需要功耗远低于电互连（即<<1皮焦/比特）的光子数据链路。目前，直接调制850纳米垂直腔面发射激光器在>50吉比特/秒速率下需消耗2-4皮焦/比特/通道的能耗。外部反向偏置调制器可大幅降低该功耗。本研究设计出工作电压1伏的砷化镓/铝镓砷多量子阱电反射超低功耗调制器，通过相邻量子阱间的耦合量子限制斯塔克效应及与混合表面等离子体-平板模式的耦合，显著提升消光比与光谱带宽，便于与聚合物"光学桥"集成。区别于传统电光或电吸收调制器，该新型设计协同利用折射率（|Δn|~0.05）和吸收系数（Δα~10?厘米?1）的超大幅度变化，在1伏反向偏压下实现35-50分贝消光比，同时保持1-3分贝低插入损耗、约5°入射角容差及7-10纳米光谱带宽。该调制器无需热调谐即可达到~1.9飞焦/比特的功耗，RC限制带宽远超100吉赫兹。该新型调制器支持>100吉比特/秒/通道且<100飞焦/比特/通道的高带宽超低功耗光互连网络，与持续发展的CMOS技术完全兼容。

    关键词： 量子限制斯塔克效应、光互连、光调制、表面波、量子阱器件

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 《计算机与信息科学通讯》VLSI设计与测试第892卷（第22届国际研讨会VDAT 2018，印度马杜赖，2018年6月28-30日，修订精选论文）|| 纳米技术下基于石墨烯的光学互连性能分析

    摘要： 在现代技术时代，互连是设计集成电路的关键要素，它为各类系统提供片上和片外通信路径。建?；チ闹饕粽皆谟谙冉ひ障氯绾谓档痛パ映?、功耗及其功率延迟积。本文通过采用包含不同复合材料的等效电路模型，深入分析了光互连的性能表现?；谛幸当曜嫉腍SPICE工具，我们将石墨烯纳米带的传播延迟与功耗特性与其他复合材料进行了对比研究。研究发现：相比其他复合材料，石墨烯纳米带的传播延迟可改善99.91%。在22纳米工艺节点下，所提出的石墨烯基互连模型的功率延迟积比其他复合材料低59.73%。

    关键词： 功耗延迟积（PDP）、石墨烯纳米带、传播延迟、光互连、功耗

    更新于2025-09-23 23:46:40

  • 数据中心网络中光分组交换超低延迟控制平面的实验验证

    摘要： 与电网络架构相比，光互连网络有望降低延迟和功耗，同时提高数据中心网络的二分带宽。虽然已提出光路交换网络方案（其重构时间为毫秒级），但已有纳米级时延交换开关的实验验证表明：集中式调度此类交换架构会带来较高复杂度，导致总交换延迟显著增加。本文提出基于中央交换调度器的高速控制平面设计方案，该方案采用纳秒级光交换技术，其端到端延迟较最优电交换机显著降低。我们讨论了该控制平面在FPGA板卡上的实现方案并量化分析了各延迟分量，重点研究了限制调度延迟与端到端延迟的输出端口分配电路设计。通过FPGA实现的控制系统，在32×32交换矩阵中实验验证了机架级光分组交换能力，其最小端到端首尾延迟达到71.0纳秒，性能超越当前最先进电交换机。我们通过实验评估了异步控制平面操作对交换性能的影响，进而提出新型并行分配电路设计——该设计使调度延迟降低42.7%，最小端到端延迟缩短至54.6纳秒；更重要的是，该方案支持扩展至双倍规模交换矩阵（64×64）时仍能保持小于71.0纳秒的最小端到端延迟。在开发的周期精确网络仿真器中，我们验证了该系统在60%端口容量下可实现纳秒级交换，在满负荷时平均端到端延迟低于10微秒且全流量负载下保持零丢包。

    关键词： 光互连、光交叉开关调度、物理层控制平面设计、光分组交换

    更新于2025-09-24 04:57:51

  • [IEEE 2019化合物半导体周（CSW）- 日本奈良（2019.5.19-2019.5.23）] 2019化合物半导体周（CSW）- 用于III-V/Si多结太阳能电池的智能堆叠技术

    摘要： 我们开发了一款尺寸为5×5平方毫米的紧凑型硅光接收器，搭载28纳米CMOS跨阻放大器（TIA）芯片。该接收器芯片采用光电融合设计技术，通过优化光电器件接口实现高速高效运行——因为光电子组件的接口特性对接收器性能影响显著。我们使用光学引脚实现多模光纤与锗光电探测器之间的便捷光路对准，并在光电探测器与TIA之间设置铝质带状线以提升3dB带宽（因其特性阻抗大于TIA输入阻抗）。在刻蚀的SOI晶圆上采用共面波导（CPW）结构，通过减小CPW电场与硅层重叠区域实现了低插入损耗。实验证明该接收器在25°C和85°C环境下均可实现25Gb/s无误码传输，其最低灵敏度与功耗分别为：25°C时-11.0dBm/2.3mW/Gb/s，85°C时-10.2dBm/2.5mW/Gb/s。这些结果表明该接收器具备高温环境下的实用价值。

    关键词： 光电集成电路、硅光子学、光互连、CMOS跨阻放大器、光接收器、多模光纤传输

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [IEEE 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 有限时间孔径的量子时间成像

    摘要： 平衡电力供需是一项复杂的任务。可再生能源往往具有间歇性，而电力负荷则随昼夜变化波动。这可能导致某一地区因供应过剩而压低现货电价，同时另一地区却面临供电紧张和电价飙升。通过电网互联线路连接这两个地区虽能提高可再生能源利用率，但成本高昂且对跨洲等远距离区域并不可行。然而，数据中心正全球普及并通过光纤网络互联。本文提出一种虚拟互联（VIC）方案：利用光纤将计算形式的能源需求动态转移至其他市场区域拥有富余低成本可再生能源的数据中心。该方案能在无需昂贵电网互联设施的情况下提升全球可再生能源消纳比例，并探讨了其为数据中心运营商、电网调度方、消费者及环境带来的多重效益。

    关键词： 电力系统经济学、负荷管理、光互连、电力系统控制、数据仓库、可再生能源、绿色计算、电力系统互联

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [IEEE 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 光学谐振腔的三阶色散Swift-Hohenberg方程

    摘要： 实验采用3模750微米硅光子结构，展示了一种可能用于片上应用的模式分复用（MDM）源同步互连技术。研究结果包括：在两个独立模式上同时传输两个数据通道（10 Gb/s速率下误码率<10^-12），并通过第三个独立模式传输的光学转发时钟进行采样。论文评估了时钟模式分配的性能，表明在模间串扰较高的波长处，最佳时钟位置至关重要。例如在1553 nm波长，当时钟从高串扰模式（-18.6 dB）编码转换至低串扰模式（-28.6 dB）时，时钟抖动从45 ps降至2.7 ps。在模间串扰较好的1560 nm波长，未优化时钟位置时抖动为2.6 ps（-27.8 dB串扰），经最佳模式分配后降至1.1 ps（-34 dB串扰）。通过合理的时钟-模式分配，该光互连可在11 nm光学带宽内工作，从而支持MDM-波分复用架构。

    关键词： 源同步链路、模分复用、集成光学、光互连

    更新于2025-09-19 17:13:59