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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 利用石墨烯加热器模拟非易失性相变集成纳米光子结构的电学开关特性

    摘要： 集成纳米光子学的进步使得面向通用电子-光子片上系统的大规?？杀喑坦庾蛹傻缏罚≒IC）成为可能。这类依赖微弱且易失的热光或电光效应的系统通常表现出有限的可重构性，同时伴随高能耗与大尺寸问题。通过采用硫系相变材料（如Ge2Sb2Te5/GST），可在相变时以自保持方式提供显著光学对比度来应对这些挑战。然而当前基于PCM的集成光子应用受限于光学/电学自加热驱动方案的可扩展性，仅能实现单器件或简单PIC。虽然外部电热器导热加热支持大规模集成与大范围开关，但快速高效的电控方案仍有待突破。 本研究基于可编程硅基GST平台，建立了石墨烯加热器驱动的GST包覆集成纳米光子结构电学开关模型。得益于石墨烯超低热容与高面内热导率特性，该结构在实现完全相变（确保强衰减~6.46 dB/μm及1550 nm波长处~0.28π/μm光学相位调制）的同时，展现出约80 MHz的高开关速度及优异能量效率（结晶态19.2 aJ/nm3，非晶态6.6 aJ/nm3）。相较于氧化铟锡和硅p-i-n加热器，石墨烯加热器结构在加热效能与整体性能方面呈现两个数量级的优势。本研究有助于解析PIC中导热加热驱动相变的机理，为未来大规模PCM基电子-光子系统发展奠定基础。

    关键词： 石墨烯、非易失性、可重构光子学、相变材料、硅光子学、集成纳米光子结构

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 利用集成超表面等离子体锥透镜产生的二维波导贝塞尔光束

    摘要： 报道了基于超表面轴锥透镜（集成于硅波导）在导波结构中产生无衍射贝塞尔型光束传播的近场成像。该轴锥透镜尺寸小至11平方微米，其工作原理是通过等离子体纳米谐振器对硅波导有效折射率进行局部调控。这种通用方法可适配不同类型的平面光路平台，为利用等离子体谐振器实现纳米尺度光控的纳米工程光学器件设计提供了可能。

    关键词： 贝塞尔光束、光学超表面、硅光子学、表面等离子体共振、轴锥透镜

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • [IEEE 2019年第六届先进控制电路与系统国际会议(ACCS)暨第五届电子与信息技术新范式国际会议(PEIT) - 埃及赫尔格达(2019.11.17-2019.11.20)] 2019年第六届先进控制电路与系统国际会议(ACCS)暨第五届电子与信息技术新范式国际会议(PEIT) - 绝缘体上硅波导的紧凑绝热锥形结构

    摘要： 本文提出了一种新型绝热紧凑锥形结构设计，可作为1550纳米波长下光栅耦合器与单模光纤之间的转换器件。该锥形结构实现了宽度15微米的光栅耦合器与宽度500纳米的纳米光子波导之间的光耦合，整体设计长度仅为22微米。这种小尺寸的紧凑设计不仅具有高转换效率，还能降低制造成本，实测耦合效率约为92%。

    关键词： 绝缘体上硅、耦合、硅光子学

    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

  • [IEEE 2019年第五届图像信息处理国际会议(ICIIP) - 印度西姆拉 (2019.11.15-2019.11.17)] 2019年第五届图像信息处理国际会议(ICIIP) - 基于NFGS的高效低质量视频监控人脸重识别技术

    摘要： 集成光子学是实现高性能下一代信息通信技术和传感设备的一条有前景的途径。尽管光纤封装或许是低成本光子器件最常被讨论的障碍，但电子-光子集成和热稳定性也是需要妥善处理的重要设计考量。以最先进的硅光子光网络单元为实例，我们阐述了光子封装领域的一些关键挑战与解决方案。具体而言，我们描述了一种用于光子集成电路与电子集成电路面对面三维（3D）集成的新型焊料回流键合工艺，探讨了当前及未来的多通道光纤对准技术，并研究了稳定光子器件温度的热电制冷器的性能系数。光子封装的挑战在于，在小尺寸器件上同时满足这些电气、光学和热设计要求，同时建立一条可扩展的商业化实施路径。

    关键词： 硅光子学、集成光学、光子封装、光电子学

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 硅波导集成高质量超构光栅支持连续体中的束缚态

    摘要： 连续体中的光子束缚态（BIC）是一种空间受限的本征态，可通过具有超高品质因子的超腔模式实现。这种高品质超腔共振可由光子晶体平板、非对称超表面和高对比度光栅支持。然而这些方案均存在器件体积庞大和实验装置复杂的问题。本文提出并验证了一种硅波导集成的高品质超构光栅作为操控超腔模式的新平台。该浅脊超构光栅直接嵌入硅平板波导中，使输入的平板模式能耦合至谐振脊模式，并通过波导内法布里-珀罗干涉进一步转化为超腔模式——这一效应已通过制备器件得到实验验证。研究还实验实现了工作在超腔模式附近的超构光栅，其品质因子高达≈5200。作为应用，该高品质超构光栅被用于实现温度传感，测得高温灵敏度≈77 pm K?1。所提出的集成化超构光栅为利用BIC提供了新途径，为开发具有高性能、芯片级尺寸和长期稳定性的新一代BIC纳米光子器件开辟了道路。

    关键词： 波导、连续体中的束缚态、硅光子学、超构光栅

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • [IEEE 2018年亚洲通信与光子学会议(ACP) - 中国杭州 (2018.10.26-2018.10.29)] 2018年亚洲通信与光子学会议(ACP) - 基于两个级联布拉格光栅的片上前向带通模式转换

    摘要： 通过基于两个级联布拉格反射过程的附加模式，可以实现两种导模之间的正向转换。我们已通过仿真和实验对这种模式转换进行了研究和验证。

    关键词： 模式转换器，布拉格光栅，硅光子学

    更新于2025-09-23 04:08:14

  • 基于混合石墨烯-硅的高调制效率、超宽带宽且偏振不敏感的电吸收调制器

    摘要： 偏振不敏感调制（即克服传统调制器仅能在单一偏振态下工作的限制）对于高容量片上光互连至关重要。本研究提出一种基于混合石墨烯-硅的高调制效率、超宽带宽的偏振不敏感电吸收调制器(EAM)。通过多沉积与多次转移方法构建的混合石墨烯-硅波导，使光与石墨烯层在其强场分布区域（而非常规弱包层区域）相互作用，从而增强光-石墨烯耦合。通过优化混合波导各层结构参数，实现了双偏振态偏振不敏感调制（两种偏振的调制效率~1.11 dB/μm，差异<0.006 dB/μm），性能优于现有报道?；诖擞乓焯匦裕颐巧杓瞥鼋?0 μm长的混合石墨烯-硅EAM：在1.55 μm波长下，双偏振态均获得超过22 dB的调制深度和低于0.23 dB的插入损耗；同时保持调制深度>20 dB且差异<2 dB时，其可用带宽可超300 nm，并分析了器件电学特性。该器件适用于片上光互连应用。

    关键词： 集成光学器件、电光调制器、硅光子学、石墨烯

    更新于2025-09-23 21:17:38

  • 宽带偏振分束旋转器及其在波分复用接收机中的应用

    摘要： 基于高折射率对比Si/SiO?系统的光子集成器件和芯片中，偏振敏感性问题十分严重。本文提出一种由双级锥形波导与反向锥形耦合器构成的宽带硅基偏振分束旋转器（PSR），具有较大的工艺容差。实测数据显示，在1470至1580纳米波长范围内，其插入损耗低于0.7 dB/0.73 dB（分别对应TE/TM偏振输入），串扰低于?12.1 dB/?14.7 dB。通过将PSR与硅基阵列波导光栅及锗光电探测器（PD）集成于单芯片，实现了偏振不敏感的波分复用（WDM）接收机，其偏振相关损耗低至1.21 dB。该器件在10 Gb/s速率下也展现出清晰的眼图，具备高速工作能力。

    关键词： 偏振分束旋转器，硅光子学，集成光子芯片

    更新于2025-09-24 02:19:32

  • [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