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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 适用于汽车LED驱动器的高性能兆赫兹频率谐振直流-直流转换器

    摘要： 硅光互连（SPI）是多处理器片上系统（MPSoCs）中高功耗、低带宽金属互连的一种极具吸引力的替代方案。当采用SPI进行基于波分复用（WDM）的应用时，必须精确校准不同光子器件（如光开关）的中心波长以实现可靠通信。然而SPI对制造非均匀性（即制造工艺变异）敏感，这会导致器件间波长失配，进而造成SPI性能下降。本研究提出了一种计算高效且精确的自下而上方法，用于研究制造工艺变异对无源硅光器件及互连的影响。我们首先在组件层面（即条形波导）建模工艺变异影响，随后在器件层面（即上下路滤波器和光开关），最后在系统层面（即基于WDM的无源SPI）。通过数值模拟不仅评估了本方法的准确性，还展示了其卓越的计算效率。此外，本研究包含多个相同微环的设计、制造与分析，以验证硅光子制造中的工艺变异现象。所提方法的高效性使其能应用于MPSoCs中的大规模无源SPI——这类场景若采用耗时的数值模拟将不可行。

    关键词： 波分复用、制造非均匀性、可靠性、硅光互连

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 自由空间光通信的历史视角：从早期到当今的发展

    摘要： 本文综述了从史前人类火光信号到当今空间光通信的无线通信技术革命历程，系统梳理了从古希腊时期至今成熟电信领域的发展脉络。重点阐述了自由空间光通信（FSO）技术数十年来在原理、意义、验证及发展方面的演进，分析了FSO信道的主要限制因素、时空挑战及前沿应对技术，并介绍了FSO通信可靠性经典量化分析方法、射频光传输（RoFSO）与混合FSO/RF系统的发展现状。报告了FSO通信技术的先进进展，包括光自由空间波分复用（WDM）、副载波复用（SCM）、全球微波接入互操作性（WiMAX）、可见光通信（VLC）及车载可见光通信（VVLC）等。总结了深空光通信系统及下一代FSO天地一体化/全球网络架构，探讨了面向物联网/万物互联（IoT/IoE）、5G通信、移动网络、太赫兹频谱、量子通信及水下光应用的FSO系统研究挑战。基于综述，我们指出了未来研究需突破的关键问题，以充分释放FSO通信系统的潜力。

    关键词： 量子通信、RoFSO（自由空间光无线通信）、SCM（副载波复用）、FSO（自由空间光通信）、物联网/万物互联（IoT/IoE）、5G、WDM（波分复用）、水下光学应用、VVLC（可见光车辆通信）、自由空间光通信、VLC（可见光通信）、WiMAX（全球微波互联接入）

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [2019年IEEE国际微波与毫米波技术会议(ICMMT) - 中国广州(2019.5.19-2019.5.22)] 2019年国际微波与毫米波技术会议(ICMMT) - 基于超表面的太赫兹四分之一波片设计

    摘要： 硅光互连（SPI）是多处理器片上系统（MPSoCs）中高功耗、低带宽金属互连的一种极具吸引力的替代方案。当采用SPI进行基于波分复用（WDM）的应用时，必须精确校准不同光子器件（如光开关）的中心波长以实现可靠通信。然而SPI对制造非均匀性（即工艺变异）敏感，这会导致器件间波长失配，进而造成性能下降。本研究提出一种计算高效且精确的自底向上方法，用于分析制造工艺变异对无源硅光器件及互连的影响。我们首先在元件层面（即条形波导）建模工艺变异影响，随后扩展至器件层面（即上下路滤波器和光开关），最终落实到系统层面（即基于WDM的无源SPI）。通过数值模拟不仅验证了本方法的准确性，更展示了其卓越的计算效率。此外，本研究包含多个相同微环的设计、制造与分析，以实证硅光子制造中的工艺变异现象。本方法的高效性使其适用于MPSoCs中大规模无源SPI的应用场景——这类场景若采用耗时的数值模拟将不可行。

    关键词： 制造非均匀性、可靠性、硅光互连、波分复用

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [IEEE 2018第四届IEEE新兴电子国际会议(ICEE) - 印度班加罗尔 (2018.12.17-2018.12.19)] 2018第四届IEEE新兴电子国际会议(ICEE) - 通过电光频率梳四波混频实现S、C和L波段激光源的同时产生

    摘要： 带宽需求的增长需要在波分复用中使用多个载波。传统上，载波波长由独立激光器产生，但随着载波数量增加，这些激光器存在面积大、功耗高的问题。我们演示了从C波段中相距4纳米的两个激光器同时产生S、C和L波段超过316个波长。电光调制器首先将每个激光器扩展到9条线（在20 dB带宽内）。电光频率梳的功率被扩展到约800 mW，并在高非线性光纤中经历级联四波混频，以产生三个波段的波长。S、C和L波段中20 dB带宽内的线数分别为88、160和68。该系统也可用于射频任意波形生成。

    关键词： 四波混频、电光调制器、波分复用、高非线性光纤

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [IEEE 2019年国际智能系统与创新技术会议(ICSSIT) - 印度蒂鲁内尔维利(2019.11.27-2019.11.29)] 2019年国际智能系统与创新技术会议(ICSSIT) - 基于光栅的波导结构用于波分复用的建模

    摘要： 基于光栅的光学波导结构在波分复用方面的能力得到了验证。除了输入光栅耦合波导将来自光纤等光源的入射表面光束耦合到平面波导中的常规功能外，还建模并分析了一种具有预定波长复用响应的改进设计。该结构针对1550纳米波长设计，所获得的波长间隔为10纳米。针对1310纳米工作波长，建模了沿波导采用渐变光栅轮廓的改进波导结构。信道数量显著增加，且信道带宽得到提升。

    关键词： 光栅耦合器、光波导、波分复用

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [IEEE 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 中国黄山 (2019.8.5-2019.8.8)] 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 基于MDM和WDM的聚合物/二氧化硅混合三维集成复用器

    摘要： 本文提出了一种基于模分复用(MDM)和波分复用(WDM)的聚合物/二氧化硅混合三维集成复用器。通过两个多模干涉(MMI)耦合器在不同层实现WDM，并采用三维集成非对称定向耦合器实现MDM。通过上层聚合物波导与下层二氧化硅波导的三维集成，实现了二氧化硅波导基模与聚合物波导一阶模之间的耦合，并利用结构紧凑的MMI耦合器实现了1310nm和1550nm波长通道的WDM。通过多材料混合集成与三维集成提高了芯片集成密度，通过MDM与WDM的多功能集成增强了芯片传输容量。

    关键词： MDM（多芯片模块）、混合集成、WDM（波分复用）、三维集成

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [IEEE 2019 TEQIP III资助国际会议：微波集成电路、光子学与无线网络(IMICPW) - 印度蒂鲁吉拉帕利(2019.5.22-2019.5.24)] 2019年TEQIP III资助国际微波集成电路、光子学与无线网络会议(IMICPW) - 利用L波段扩展国家光纤网络实现数字印度使命

    摘要： 为应对互联网流量增长，印度现有国家光纤网络（NOFN）需采用支持4G功能的智能手机及物联网（IoT）智能应用，这催生了对频谱可扩展光传输平台的需求。流量激增将很快耗尽常规（C）波段资源。为此，我们提出创新架构与扩展策略，使NOFN能够利用长（L）波段提升光纤总容量。通过L波段频谱扩展，可在现有光纤基础上实现光纤总容量翻倍并降低成本优势。本文成功演示了NOFN的频谱扩展方案，实现C+L波段传输，使光纤总容量提升两倍。

    关键词： 波分复用（WDM）、常规（C）波段、长（L）波段、弹性光网络（EON）、国家光纤网络（NOFN）、物联网（IoT）

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [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）- 大自由光谱范围双微环带通滤波器的永久优化

    摘要： 高效能通信链路对未来处理器和光电微芯片至关重要，这是计算与信息技术持续发展的关键[1]?；诠韫庾拥缏返牟ǚ指从?WDM)技术非常适合构建高带宽、小尺寸的数据通信系统[2,3]。紧凑型双环谐振器(DRR)具有优异特性，能实现具有平顶传输特性的光谱滤波器，在密集频率网格中提供陡峭滚降和低信道串扰。如图1(a)所示的级联DRR结构特别适用于光电微芯片上的集成WDM系统。硅的高折射率有助于减小环形周长，而宽自由光谱范围(FSR∝1/Lr)则支持将数十个数据信道复用到公共总线波导。通过强热光效应(TOE)与短物理长度相结合实现的卓越能效，是这种紧凑结构的另一重要优势。然而制造变异及相关光子元件偏差仍是严重缺陷[4]。因此最新研究多采用热加热器进行动态滤波控制并补偿不可避免的制造偏差[5-7]。 本研究展示了基于沉积非晶硅微环制造的5μm和10μm半径多层兼容DRR滤波器[8]。我们实现了制造变异的永久性校正，并优化了DRR滤波器的光谱特性。图1(a)示例了多层电路中更易出现的制造缺陷（包括宽度Δw、高度Δh和折射率Δn变化），即使最轻微偏差也会显著劣化滤波响应。图1(b)展示了一个通过405nm激光微调其中一个环的SiO2顶部包层来校正不良分光端口DRR的案例，中间微调光谱用于辅助观察。图1(c)呈现了将滤波器永久对准指定波长信道的能力——实验中交替微调两个5μm半径跑道形环至更短波长，且未损害光谱或滤波带宽。 总之，我们成功制备并测试了多个适用于CMOS后道工艺多层集成的紧凑型DRR滤波器（含8信道复用器），其性能达到先进水平。通过制造后微调方法，在微米尺度识别并优化了故障元件。该DRR复用器校正方案不仅能将滤波器调整至预设波长信道，还支持无需为每个环配置热加热器的通用方案，从而减轻有害热串扰并降低整体能耗。

    关键词： 制造可变性、波分复用（WDM）、光谱滤波器、双环谐振器（DRRs）、硅光子电路、热加热器、节能通信链路、激光微调、非晶硅、CMOS后道工艺

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [IEEE 2019年第十届计算、通信与网络技术国际会议(ICCCNT) - 印度坎普尔(2019年7月6日-8日)] 2019年第十届计算、通信与网络技术国际会议(ICCCNT) - 利用RGB LED作为频率选择性接收器的可见光通信简化波分复用技术

    摘要： 可见光通信（VLC）领域因其数据速率、频率复用和视距技术检测等方面蕴含的巨大潜力，近年来发展势头强劲。本文提出了一种基于通信的可见光波分复用（WDM）简易方案，并评估了其实际应用效果。该系统的独特之处在于结构简单——直接利用RGB LED自身作为频选接收器，而非采用带光学滤波器的光电探测器。文中通过表格形式对系统实施情况进行了定量分析，量化呈现了RGB LED作为频选接收器的性能表现（体现为色彩间串扰），并揭示了接收端采用适当软件阈值处理即可实现不同颜色信道（即波分复用）同步数据传输的特性。由于无需光学滤波器进行色彩分离且LED本身充当频选接收器，该系统易于实施。本文借助半导体理论阐释了RGB LED作为频选接收器的工作原理，同时结合硬件细节讨论了发射端与接收端电路，并分析了硬件对数据速率等参数的影响。

    关键词： 频率选择性光接收器，以LED作为接收器，波分复用，可见光通信

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [IEEE 2019国际接入网光纤技术研讨会（FOAN）- 波黑萨拉热窝（2019年9月2-4日）] 2019国际接入网光纤技术研讨会（FOAN）- 面向灵活模拟移动前传的集成光子滤波器

    摘要： 本文提出了一种支持波分复用（WDM）的模拟移动前传架构，通过利用全可重构硅基光子滤波元件的精细滤波特性实现增强灵活性。详细探讨了基于光子集成电路（PIC）的弹性光路技术，该技术可在光边缘层实现波长选择性、可重构性及高级信号处理功能。数值研究重点分析了所提PIC方案在灵活性、低能耗方面的优势，以及与模拟射频光纤（RoF）移动传输方案的兼容性。通过中频光纤（IFoF）传输实验，成功验证了1Gbaud正交相移键控（QPSK）调制射频信号的模拟光子处理概念验证。

    关键词： 模拟光信号处理、光学滤波器、硅光子学、模拟射频光纤传输、移动前传、波分复用、M进制正交幅度调制

    更新于2025-09-16 10:30:52