作为硅光子集成芯片中基本无源器件的硅基光波导是进行光信号传输的通道,其具有良好的性能,且与CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺相兼容因而得到广泛应用。用于电信和数据中心的硅光子集成电路已逐步走向商业化。近年...作为硅光子集成芯片中基本无源器件的硅基光波导是进行光信号传输的通道,其具有良好的性能,且与CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺相兼容因而得到广泛应用。用于电信和数据中心的硅光子集成电路已逐步走向商业化。近年来,中红外波段在自由空间通信、传感以及环境监测等领域的潜在应用受到研究者们的广泛关注。文中分析了中红外硅基光波导的研究现状,归纳了SOI(Silicon on Insulator)、GOSI(Ge-on-SOI)、SOS(Si on Sapphire)、GOS(Ge-on-Si)、SGOS(SiGe-on-Si)、SON(Si-on Si_(3)N_(4))、GON(Ge-on Si_(3)N_(4))等波导材料平台和SOPS(Si on Porous Si)、Undercut、Pedestal、Freestanding、Suspended、LOCOS(Local Oxidation of Silicon)以及等离子体结构等制造工艺平台的研究成果。迄今为止,多数单晶硅在MIR(Mid-Infrared)平台的传播损耗大约在0.7~3.0 dB·cm^(-1)。文中讨论并对比了不同类型波导的应用前景,为中红外硅基光波导的研发、应用和商业化提供了参考。展开更多
研究全硅基光学二极管,即在硅基芯片上实现非互易光学传输,是一项具有广泛应用前景并极具技术挑战的研究课题。采用硅基谐振结构微纳器件中非线性光学效应,完成光学非互易传输,是当前实现硅基光学二极管的重要方法。结合硅基波导中的非...研究全硅基光学二极管,即在硅基芯片上实现非互易光学传输,是一项具有广泛应用前景并极具技术挑战的研究课题。采用硅基谐振结构微纳器件中非线性光学效应,完成光学非互易传输,是当前实现硅基光学二极管的重要方法。结合硅基波导中的非线性光学效应的基本原理,以及谐振结构微纳器件的基本模型,分析了硅基谐振结构微纳器件构成的光学二极管中的非互易传输问题。仿真结果表明,依靠谐振结构中的非线性光学效应产生的器件非互易特性仅存在于特定频率,这种非互易性在谐振波长附近的一段频率区域较为明显,考虑3 d B以上的非互易传输比率区间,区间宽度累计可以达到10.6 GHz以上。分析了微环耦合系数对硅基光学二极管的非互易传输比率的影响,得出结论:精确控制波导的耦合系数,使得微环工作在接近临界耦合的状态,有助于提升器件的非互易传输比率。展开更多
光互连是突破传统微电子IC性能瓶颈的重要技术手段,对推进"后摩尔时代"微电子技术的发展和高性能计算技术的实现具有关键性意义。本文在归纳总结不同层次光互连结构特点的基础上,对片上光互连(on-chip or intra-chip optical ...光互连是突破传统微电子IC性能瓶颈的重要技术手段,对推进"后摩尔时代"微电子技术的发展和高性能计算技术的实现具有关键性意义。本文在归纳总结不同层次光互连结构特点的基础上,对片上光互连(on-chip or intra-chip optical interconnects)所涉及的若干种无源光子集成器件的设计制备及性能特点进行了分析介绍,这些器件包括SOI亚波长光子线波导、SOI光子晶体波导、MMI分束/合束器、微环/微盘谐振腔滤波器、光子晶体微腔耦合滤波器、光子晶体反射镜等,是硅基片上光互连的基本构成单元。本文对这些关键性光子集成器件的国内最新研究进展进行了报道。展开更多
文摘作为硅光子集成芯片中基本无源器件的硅基光波导是进行光信号传输的通道,其具有良好的性能,且与CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺相兼容因而得到广泛应用。用于电信和数据中心的硅光子集成电路已逐步走向商业化。近年来,中红外波段在自由空间通信、传感以及环境监测等领域的潜在应用受到研究者们的广泛关注。文中分析了中红外硅基光波导的研究现状,归纳了SOI(Silicon on Insulator)、GOSI(Ge-on-SOI)、SOS(Si on Sapphire)、GOS(Ge-on-Si)、SGOS(SiGe-on-Si)、SON(Si-on Si_(3)N_(4))、GON(Ge-on Si_(3)N_(4))等波导材料平台和SOPS(Si on Porous Si)、Undercut、Pedestal、Freestanding、Suspended、LOCOS(Local Oxidation of Silicon)以及等离子体结构等制造工艺平台的研究成果。迄今为止,多数单晶硅在MIR(Mid-Infrared)平台的传播损耗大约在0.7~3.0 dB·cm^(-1)。文中讨论并对比了不同类型波导的应用前景,为中红外硅基光波导的研发、应用和商业化提供了参考。
文摘研究全硅基光学二极管,即在硅基芯片上实现非互易光学传输,是一项具有广泛应用前景并极具技术挑战的研究课题。采用硅基谐振结构微纳器件中非线性光学效应,完成光学非互易传输,是当前实现硅基光学二极管的重要方法。结合硅基波导中的非线性光学效应的基本原理,以及谐振结构微纳器件的基本模型,分析了硅基谐振结构微纳器件构成的光学二极管中的非互易传输问题。仿真结果表明,依靠谐振结构中的非线性光学效应产生的器件非互易特性仅存在于特定频率,这种非互易性在谐振波长附近的一段频率区域较为明显,考虑3 d B以上的非互易传输比率区间,区间宽度累计可以达到10.6 GHz以上。分析了微环耦合系数对硅基光学二极管的非互易传输比率的影响,得出结论:精确控制波导的耦合系数,使得微环工作在接近临界耦合的状态,有助于提升器件的非互易传输比率。
文摘光互连是突破传统微电子IC性能瓶颈的重要技术手段,对推进"后摩尔时代"微电子技术的发展和高性能计算技术的实现具有关键性意义。本文在归纳总结不同层次光互连结构特点的基础上,对片上光互连(on-chip or intra-chip optical interconnects)所涉及的若干种无源光子集成器件的设计制备及性能特点进行了分析介绍,这些器件包括SOI亚波长光子线波导、SOI光子晶体波导、MMI分束/合束器、微环/微盘谐振腔滤波器、光子晶体微腔耦合滤波器、光子晶体反射镜等,是硅基片上光互连的基本构成单元。本文对这些关键性光子集成器件的国内最新研究进展进行了报道。
