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欺骗性等离子体互连——突破RC限制的通信技术
摘要: 在平面图案化导体中实现的超表面等离子体激元极化子(SSPP)模式,可在选定频率下突破衍射极限操控光,这一技术近期备受关注。我们证明:SSPP通道可具备双重功能——低频时作为常规受RC限制的电互连;而在谐振频率附近,通过将电磁场束缚于表面消除电容C,成为突破RC限制的非常规通信信道。这两种模式的动态转换可构建节能的太比特级芯片间混合通信网络。我们研究了SSPP互连的信息传输理论极限,发现基于SSPP的通信网络中存在串扰限制带宽密度与信息传输距离的几何依赖性权衡关系。分析表明:该网络可实现1Gbps/微米的带宽密度,信息传输距离约10毫米,单信道在标称串扰下可承载约300Gbps信息量。
关键词: 互连、欺骗等离子体、带宽、太赫兹、热噪声、信息容量
更新于2025-09-23 15:23:52
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极低吸收的非晶硅:在引力天文学中超越热噪声
摘要: 非晶硅在基础研究和工业领域具有诸多应用的理想特性。然而其光学吸收率通常过高,这对引力波探测尤为不利。我们报道了一种新型离子束沉积法,可制备出具有前所未有的低未配对电子自旋密度和光学吸收率的非晶硅,首次突破了吸收率的自旋限制。在低未配对电子密度条件下,吸收率不再与电子自旋相关,而是取决于电子迁移率带隙。相比标准离子束沉积法,该方法在1550纳米波长处的吸收率降低了约100倍。这一突破表明非晶硅可作为近红外应用中的高性能光学镀膜材料,同时也为未来引力波探测器提供了重要的概念验证。
关键词: 非晶硅、热噪声、引力波探测、离子束沉积、光吸收
更新于2025-09-23 15:21:01
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用于低热噪声镜面涂层的氮化硅与二氧化硅四分之一波长堆栈
摘要: 本研究针对下一代在低温环境下运行的激光干涉仪引力波探测器,采用新型镀膜材料研制多层高反射镜。我们运用等离子体增强化学气相沉积法制备非晶氮化硅与二氧化硅四分之一波高反镜堆叠结构,并研究了与镀膜热噪声相关的特性。通过悬臂梁衰荡法测量了室温和低温条件下氮化硅与二氧化硅四分之一波双层结构的机械损耗角。首次证明可通过悬臂梁衰荡测量获取镀膜的体损耗角和剪切损耗角,并据此计算氮化硅与二氧化硅高反镀膜的热噪声。研究发现氮化硅与二氧化硅双层的机械损耗角具有色散特性且呈弱线性正频依赖,这使得高反镜的镀膜热噪声除常规的1/√f依赖外还呈现弱正频依赖特征。将氮化硅与二氧化硅高反镀膜堆的热噪声与ET-LF、KAGRA、LIGO Voyager终端测试镜镀膜热噪声下限,以及Advanced LIGO现有镀膜实测热噪声进行对比。该氮化硅与二氧化硅高反镜在1550nm波段的光学吸收为45.9ppm,通过在硅基底上采用七对离子束溅射沉积的Ti:Ta2O5与二氧化硅及九对氮化硅与二氧化硅组成的多材料体系,可将光学吸收降至2ppm,满足LIGO Voyager的技术指标要求。
关键词: 四分之一波堆、二氧化硅、氮化硅、引力波探测器、热噪声、机械损耗、低温环境、光学吸收、镜面镀膜
更新于2025-09-22 15:17:29
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[2019年IEEE首届能源、系统与信息处理国际会议(ICESIP) - 印度金奈(2019.7.4-2019.7.6)] 2019年IEEE首届能源、系统与信息处理国际会议(ICESIP) - 改进的神经网络模型用于预测实际光伏并网系统交流电能输出
摘要: 一款亚0.5电子读出噪声的VGA(640行×480列)CMOS图像传感器已集成于标准0.18微米4PM CMOS工艺。该低噪声性能完全通过电路优化实现,未采用任何工艺改进。所展示的成像器采用6.5微米间距的4T像素结构,配备尺寸与偏置经过优化的薄氧化层PMOS源极跟随器。本文提供了该图像传感器在室温下的完整特性参数:当像素偏置为1.5微安时,传感器芯片的输入参考噪声直方图峰值出现在0.48电子均方根(rms),最低值达0.25电子均方根;满阱容量为6400电子,帧率最高可达80帧/秒;固定模式噪声低至0.77%,拖影为0.1%,暗电流为5.6电子/秒。研究同时表明,像素内n阱结构的引入不会影响钉扎光电二极管的量子效率。
关键词: 图像传感器、厚氧化层、薄氧化层、CIS(互补金属氧化物半导体图像传感器)、热噪声、1/f噪声、低噪声、亚电子级、弱光环境、CMOS(互补金属氧化物半导体)
更新于2025-09-19 17:13:59
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[2019年德国慕尼黑国际激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC)(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 光泵浦DF-VECSEL中的热噪声
摘要: 过去几十年间,垂直外腔面发射激光器(VECSELs)的低噪声特性引发了多种应用领域的关注。如图1(a)所示,双频(DF)VECSELs通过两个正交线偏振光的拍频可产生极低噪声的射频信号。例如,DF-VECSELs极高的光谱纯度与A类工作模式,在超稳原子钟[1]、光载射频信号处理的微波电子学或宽带雷达系统中具有重要价值。光学泵浦VECSELs的噪声源已明确归类:(i)泵浦通过激光动力学引发的强度噪声;(ii)自发辐射贡献;(iii)机械振动等技术噪声;(iv)热噪声。前两类噪声源已有完善的建模与认知,但文献[2]对频率噪声功率谱密度(PSD)中热噪声贡献采用了简化的二阶低通滤波器模型。由于实际涉及不同时间尺度,明确界定截止频率并非易事。此外如图1(b)所示,该过度简化模型在低频段失效——852nm DF-VECSEL的拍频相位噪声谱在200kHz以下呈现f?3斜率规律,而非预期的f?4特性。 本研究旨在微观建模热噪声贡献:首先描述粘贴于珀尔帖制冷器的光学泵浦发光层结构,热方程考虑横向与纵向扩散过程?;诟咚狗植急闷旨偕瑁捎煤嚎硕浠恍问角蠼饨峁鼓诓课露瘸〔⒀芯克蔡认煊?。泵浦强度波动引发结构内热涨落,导致折射率变化与材料热膨胀,进而造成激光模式频率波动。我们推导出这些热光学效应引发频率噪声PSD的解析表达式,据此建立DF-VECSELs拍频相位噪声PSD模型。该模型与实验数据f?3斜率高度吻合,并证实室温下基础热涨落的贡献。文献[4]曾基于随机热方程研究VCSEL结构的热力学涨落,本研究将其拓展为DF-VECSELs频率噪声PSD谱的完整分析,获得全解析表达式并论证其有效性。
关键词: 热噪声、频率噪声功率谱密度、热涨落、光泵浦、DF-VECSELs
更新于2025-09-16 10:30:52
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利用低温生长GaAs光电导天线进行太赫兹波探测的噪声谱测量与分析
摘要: 研究了基于砷化镓(GaAs)光电导天线(PCA)的时域太赫兹(THz)波探测系统中的噪声功率谱密度(NPSD)。放大器输出端的光电导天线噪声与放大器噪声贡献度强烈依赖于PCA电阻、电路参数及频率。该PCA存在两类噪声:一类可通过PCA电阻的约翰逊-奈奎斯特(热)噪声建模,另一类其NPSD与频率成反比且强度取决于GaAs材料特性与金属化层属性。在~100kHz高频段,若PCA与放大器间电缆电容较大可能出现电压型放大器噪声,因而中频段往往呈现低噪声区间。相比采用Ti/Au金属化的PCA,具有更低接触电阻的Pd/Ge/Ti/Au金属化PCA会使输出端约翰逊-奈奎斯特噪声影响更为显著。
关键词: 热噪声、噪声频谱、光电导天线、低温生长砷化镓、1/f噪声
更新于2025-09-12 10:27:22
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长距离密集波分复用光网络中光电探测器热噪声效应对性能影响的对比仿真
摘要: 采用两种不同雪崩光电二极管(APD)结构(硅基和铟镓砷)及正-本征-负(PIN)光电探测器的长距离16通道密集波分复用网络,在不同光纤长度的热噪声效应下进行了仿真与对比。研究了热噪声水平随放大段长度、放大段数量及信道速率变化对传输质量的影响。针对100公里光纤长度下25公里和50公里放大段,通过将输入功率从-5dBm调整至20dBm,分析了热噪声对系统性能的影响。评估了5 Gb/s和10 Gb/s两种数据速率在长达500公里传输距离下的性能表现。基于信噪比(SNR)、品质因数(Q因子)和误码率(BER)进行了全面对比。研究发现:在50公里放大段条件下,两种APD结构在350公里传输距离内均优于PIN光电探测器。当放大段为50公里时,系统在Pin=10dBm功率下表现最佳,但随后因非线性效应性能迅速下降。结果表明,在10-18 W/Hz热噪声条件下会出现最差性能场景(表现为更高误码率和更低品质因数)。
关键词: PIN、Q因子、热噪声、APD、放大段
更新于2025-09-11 14:15:04
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[2018年IEEE精密电磁测量会议(CPEM 2018)- 法国巴黎(2018年7月8日-13日)] 2018年精密电磁测量会议(CPEM 2018)- 基于时基合成的热噪声计量学
摘要: 我们提出了一种基于温度和时间的新型噪声温度测量技术。该技术采用单刀双掷(SPDT)超高速开关来整合两个同步机电(EM)开关输出端的信号。机电开关的输入端口分别连接一个未知噪声源、一个已知冷噪声源以及两个处于环境温度的已知噪声参考源。通过调节控制快速开关的晶体管-晶体管逻辑(TTL)脉冲占空比,可以调整合成噪声信号的幅度。通过调控TTL占空比使合成噪声信号与环境噪声参考源之间的差异最小化,从而使测量接近平衡模式。与传统的总功率辐射计相比,这种新仪器效率更高,且可能提供更宽的动态范围。
关键词: 热噪声、反馈回路、平衡辐射计、噪声合成、开关
更新于2025-09-10 09:29:36
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[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) - 利用光机械天线测量热声辐射
摘要: 我们通过光学手段探测与基底中声辐射强耦合的氮化硅薄膜纳米机械谐振器模式。利用该光力系统,通过检测来自远程热库的热激发的弹道输运来实现温度计量。
关键词: 计量学、温度传感器、光机械学、光子学、热噪声、纳米光子学
更新于2025-09-09 09:28:46