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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 石墨烯手册 || 混合石墨烯-硅光子与光电集成器件

    摘要： 石墨烯是由碳原子以蜂窝状排列构成的单层结构，具有诸多引人入胜的光学和电学特性，为光电子学、非线性光学及生化传感等领域提供了广泛应用前景。然而受限于该材料的原子级厚度，石墨烯中的光-物质相互作用本质较弱，这极大制约了其实际应用。为突破这一瓶颈，近年来硅基石墨烯光子集成电路（PICs）被提出并得到验证。此类集成电路中，硅波导内传播的光可通过平面倏逝场耦合与顶层石墨烯产生强相互作用。另一方面，凭借在光子学和光电子学领域的独特性质，石墨烯有望为革命性片上应用开辟新途径——这些应用是传统硅光子技术无法实现的。因此这一新兴领域备受关注。本章将全面介绍硅基石墨烯PICs的理论原理、制备工艺及应用，并综述该课题的最新研究进展。

    关键词： 硅光子学、光电子学、光子集成电路、光互连、生化传感、石墨烯、中红外光子学、非线性光学

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 硅基异质集成InGaN激光器研究

    摘要： 提出了一种异质集成的InGaN激光二极管，其中InGaN薄膜通过键合工艺垂直堆叠在Si晶圆上制备的TiO2波导上。光横模以混合模式同时延伸至GaN和TiO2区域，便于绝热锥形结构的设计与制备。文中还介绍了GaN衬底去除与键合工艺并展开讨论。

    关键词： 硅光子学、氮化铟镓、异质集成、光子集成电路

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 硅光子学中的集成射频无源低通滤波器

    摘要： 在互补金属氧化物半导体（CMOS）芯片上集成电阻、电容和电感等无源射频（RF）元件需要较大的芯片面积，在开发光接收器前端时成本效益不高。这一问题可通过在硅光子芯片上实现无源射频元件来解决。本研究展示了一种与集成光电探测器耦合的片上无源射频低通滤波器。该研究证明商用硅光子平台可实现无源射频模拟处理。报告了所实现的RC滤波器在高达15GHz频率下的性能表现。

    关键词： 低通滤波器、光子集成电路、硅光子学、CMOS集成电路、无源射频电路

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 参数化非线性硅基光子学

    摘要： 集成硅光子学正在彻底改变光通信领域，由这种半导体材料制成的混合光电集成电路能够无缝处理跨越光域和电域的信号。光信号传输提供的巨大带宽可实现极高的聚合数据速率通信信号。相应地，信号处理设备必须采用新机制来满足通信容量不断增长的需求。为此，基于硅材料的参量非线性光学相互作用为处理远超太赫兹带宽的信号提供了途径。这些集成式硅基光子结构还具有高光学限制、大非线性光学响应和长相互作用长度等优势，非常适合实现高能效的参量非线性光学相互作用。特别是硅基光子器件中的四波混频（FWM）参量非线性光学相互作用，已催生出大量适用于通信、全光计算、计量和安防等下一代信息处理应用的器件，本综述将重点介绍这些应用。

    关键词： 非线性光学器件、光子集成电路、硅光子学、四波混频

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 基于SiGe的混合集成硅光子链路采用光域均衡技术

    摘要： 我们报道了采用前馈硅锗均衡驱动的互补金属氧化物半导体光子器件实现的O波段50吉比特/秒与60吉比特/秒混合集成光链路。该链路包含分段电极马赫-曾德尔调制器与锗光电探测器，具有高带宽特性且能与控制监测电路实现紧密集成。这些特性的组合使得无需使用前向纠错码即可实现误码率低于10^-12的60吉比特/秒交流耦合链路和50吉比特/秒直流耦合链路。该成果为提升延迟敏感型光链路的传输速率提供了可行路径。

    关键词： 高速传输、光子集成电路、光互连、前馈均衡

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 通过转移印刷技术在硅上实现低功耗光互连，用于光隔离器

    摘要： 首次展示了通过转印技术在硅晶圆上异质集成的片上光互连。预先制备的薄型（<5微米）、微米级发光二极管（LED）和光电二极管（PD）被转印至硅晶圆，并在其间构建聚合物波导。实验证明在<0.0004立方毫米的紧凑体积内，数据传输总功耗低至1毫瓦，信噪比>250，电流传输比达0.1%。研究表明LED与PD之间的聚合物波导对提升数据传输效率起关键作用，同时实现了双向传输的互易性能。该成果展现出低成本、小尺寸片上光隔离器的应用潜力。

    关键词： 光子集成电路、异质集成、光互连

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 基于自动监测的射频硅光子1×4非对称二叉树真时延波束形成网络调谐

    摘要： 光子波束成形网络是未来蜂窝通信系统中实现高效功率传输的有力候选方案。然而，其对工艺和温度变化的敏感性要求采用自动校准方案以确保稳健运行。本文展示了一种基于集成光学环形谐振器的1×4非对称二叉树光学波束成形网络（OBFN）的全自动监测调谐技术。该监测调谐算法通过利用电学监测器信息单独控制微加热器，补偿了制造工艺差异和热串扰问题。我们在标准硅光子工艺线制造的、工作于30GHz带宽2GHz的OBFN上验证了该算法。实验成功将该OBFN从严重退化的初始响应，校准至线性波束成形天线阵列中目标辐射角超过60°（-30°至30°）所需的明确群延迟响应。这种全自动调谐方法为硅基OBFN在真实宽带毫米波无线通信系统中的应用开辟了可能。

    关键词： 光学环形谐振器、热串扰、光子集成电路、相控阵、射频光子学、光束形成、真时延、微波光子学

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 可重构片上模式交换技术用于模分复用光网络

    摘要： 数据交换在提升网络资源利用率和优化网络性能方面起着关键作用。本文提出并验证了一种基于模分复用（MDM）技术的数据交换装置，该装置能够在基模（TE0）信号与任意高阶模（TEx）信号之间进行数据信息交换。我们通过单微环谐振器实验演示了TE0模信号与TE1模信号之间的交换，包括终端耦合损耗在内的插入损耗约为7.5 dB，在C波段内的消光比超过20 dB。测得TE1至TE0和TE0至TE1模式转换的串扰分别小于-22 dB和-16 dB?；竦昧肆街植煌ǔば藕旁?0 Gb/s速率下清晰且无码间干扰的眼图。由于该方案具有可扩展性、紧凑结构和低功耗的特点，有望未来应用于片上MDM网络。

    关键词： 光子集成电路、微环谐振器（MRR）、硅光子学、模分复用、集成光学

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • [2018年IEEE光子学会议(IPC) - 美国弗吉尼亚州雷斯顿(2018.9.30-2018.10.4)] 2018年IEEE光子学会议(IPC) - 采用反锥形耦合器的低损耗晶圆级硅光互连器

    摘要： 本文通过实验展示了一种采用晶圆级硅光中介层逆锥形耦合技术的低损耗芯片间耦合器，其耦合损耗低于1dB，设计用于将激光发射均匀分配至100个光子集成电路裸片（PIC），并确保各裸片功率与相位一致。封装过程中，PIC通过倒装焊方式键合至中介层，实现电、光及热耦合。

    关键词： 光互连、光封装、光耦合器、硅光子学、光子集成电路、纳米制造

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • 太赫兹光纤传输系统中光学单边带技术的比较

    摘要： 采用单边带（SSB）信号与包络检波技术，为在光子太赫兹通信中应用经济型自由运行激光器提供了可行方案。针对包络检波产生的信号间拍频干扰（SSBI），鉴于太赫兹频段（100 GHz–10 THz）存在大量未分配频谱，可采用宽保护带（GB）设计。传统通过数字SSB滤波器生成SSB信号的方法（本文称CSSB方案）需要极高的数模转换器（DAC）带宽。直接检测光系统中已提出数字虚拟SSB（DVSSB）和模拟虚拟SSB（AVSSB）技术以降低DAC带宽需求。本文通过仿真对比这三种技术，并首次在250 GHz工作的光纤传输太赫兹系统（ToF）中实现验证。传输实验采用5 GBd 16-QAM信号配合三种不同?；ご?.5 GHz、4.75 GHz和3.5 GHz）。仿真表明AVSSB技术性能最优，而DVSSB方案因载波-边带功率比变化导致边带质量退化表现最差。实验传输中接收机噪声为主要噪声源时，三种技术表现相近，但在3.5 GHz?；ご翫VSSB较其他两种方案有1 dB性能损失，这可能源于虚拟音功率增加引发的的非线性失真。

    关键词： 微波光子学、宽带通信、半导体激光器、光子集成电路、数字信号处理、包络检波器、光混频、毫米波通信

    更新于2025-09-04 15:30:14