Si基微纳集成光波导的理论设计

提出了一种宽度从微米到亚微米、深亚微米、再到纳米级渐变的微纳集成结构光波导,并通过理论分析和模拟计算得到了基于Si基半导体材料的微纳集成光波导参数.其制作工艺非常简单,插入损耗在1～2.5dB之间.这种微纳集成光波导不但可解决芯径为10μm的单模光纤与纳米量级的光子晶体波导器件间的光对接、耦合和互连等难题,还可缩小光波导器件芯片的单元尺寸,有利于提高器件的集成度.为光电子器件向纳米光子集成方向的发展提供了新途径,为新一代全光通信用微纳新原理光电子器件及功能集成的发展提供了新思路.     

Si基微纳集成光波导的理论设计

提出了一种宽度从微米到亚微米、深亚微米、再到纳米级渐变的微纳集成结构光波导,并通过理论分析和模拟计算得到了基于Si基半导体材料的微纳集成光波导参数.其制作工艺非常简单,插入损耗在1～2.5dB之间.这种微纳集成光波导不但可解决芯径为10μm的单模光纤与纳米量级的光子晶体波导器件间的光对接、耦合和互连等难题,还可缩小光波导器件芯片的单元尺寸,有利于提高器件的集成度.为光电子器件向纳米光子集成方向的发展提供了新途径,为新一代全光通信用微纳新原理光电子器件及功能集成的发展提供了新思路.     

Si基微纳集成光波导的理论设计

提出了一种宽度从微米到亚微米、深亚微米、再到纳米级渐变的微纳集成结构光波导，并通过理论分析和模拟计算得到了基于Si基半导体材料的微纳集成光波导参数. 其制作工艺非常简单，插入损耗在1～2.5dB之间. 这种微纳集成光波导不但可解决芯径为10μm的单模光纤与纳米量级的光子晶体波导器件间的光对接、耦合和互连等难题，还可缩小光波导器件芯片的单元尺寸，有利于提高器件的集成度. 为光电子器件向纳米光子集成方向的发展提供了新途径，为新一代全光通信用微纳新原理光电子器件及功能集成的发展提供了新思路.     

微纳光纤的研究进展

简要介绍了微纳光纤的制备方法,概述了微纳光纤的光学损耗、模场分布和波导色散等传输特性。重点评述了基于微纳光纤的谐振腔、激光器、传感器等微纳光子器件的研究进展及其潜在的应用。     

微纳光学结构及应用

简短回顾微纳光学的几个重要研究方向,包括光子晶体、表面等离子体光学、奇异材料、负折射、隐身以及亚波长光栅等.微纳光学不仪成为当前科学的热点研究领域,更重要的是,微纳光学是新型光电子产业的发展方向,在光通信、光存储、激光核聚变工程、激光武器、太阳能利用、半导体激光、光学防伪技术等诸多领域,起到了不可替代的作用.     

硫系玻璃微纳光器件研究进展

微纳光器件是指尺寸在微纳米量级的光学器件,具有体积小、可靠性高、耦合效率高、重量轻、设计灵活、易于集成等优点。硫系玻璃作为一种新型的微纳光器件基质材料,具有优良的红外透过性能、极高的非线性系数、较小的双光子吸收系数、超短的非线性响应时间以及组分可调等优势。近年来硫系微纳光器件研究备受关注。回顾了硫系玻璃微纳光器件的研究历程,综述了硫系微纳光纤、微球、光子晶体、微环等几种微纳光器件的研究和发展状况,并对其发展前景进行了展望。     

硅基微纳光电子系统中光源的研究现状及发展趋势

综合微电子学及微纳光学的优势,硅基微纳光电子学正在快速走向实用阶段.与微电子制造技术兼容的微纳光子器件,包括调制器、探测器、分束器以及耦合器等均取得了重要的突破.但硅基微纳光源的研究则仍处在探索阶段.外部光源在多大程度上能代替片上光源?片上光源的最佳选择是什么?介绍、分析了目前硅基微纳光源的研究现状及进展,并对片上光源的研究趋势进行展望.     

微纳结构非线性光学及其全光调控研究进展

随着微纳光子学的提出与发展,在纳米尺度上操纵和控制光子,发展体积更小、速度更快的光子器件,实现全光集成,已成为国际研究前沿和新技术领域竞争的热点。其中以光子晶体、表面等离激元微纳结构为代表的微纳光子学研究及应用在国际上得到了广泛的重视和蓬勃发展,特别是其微纳结构的非线性光学、全光调控与器件的应用研究。本文主要综述了微纳结构增强的光学非线性及其非线性全光调控研究进展。     

薄膜铌酸锂光电器件与超大规模光子集成（特邀）

近年来,薄膜铌酸锂光子集成技术发展极为迅速,其背后有着深刻的物理、材料、技术原因。单晶薄膜铌酸锂为解决光子集成芯片领域长期存在的低传输损耗、高密度集成以及低调制功耗需求提供了至今为止综合性能最优的解决方案。面向未来的新一代高速光电器件与超大规模光子集成芯片应用,本文回顾了薄膜铌酸锂光子技术的起源及其近期的快速发展,讨论了若干薄膜铌酸锂光子结构的加工技术,并展示了一系列当前性能最优的薄膜铌酸锂光子集成器件与系统,包括超低损耗可调光波导延时线、超高速光调制器、高效率量子光源,以及高功率片上放大器与片上激光器。这些器件以其体积小、质量轻、功耗低、性能好的综合优势,将对整个光电子产业产生难以估量的影响。     

基于锗量子点的硅基发光器件

硅基光源是实现硅基集成光电子芯片的核心器件,虽然近年来国内外已经取得多项重要成果,但适合于下一代大规模光电集成芯片的小尺寸、低功耗、工艺兼容的高效硅基发光器件仍然缺乏。文章介绍了基于嵌入光学微腔中的锗量子点实现硅基发光器件方面的研究成果,通过将分子束外延生长的锗自组装量子点嵌入硅光子晶体微腔中,实现了室温下处于通信波段的共振发光。通过在图形化衬底上生长实现锗量子点的定位,并精确嵌入光子晶体微腔中,实现了基于锗单量子点的硅基发光器件。     

硅基集成光电子器件的新进展

综述了硅基微纳激光器、调制器、探测器及光传输控制器件的最新研究进展.重点阐述了表面等离子体、量子阱、光子晶体及纳米光栅等新型结构在提高器件综合性能和降低器件尺寸方面的重大作用.同时,还展示了用标准互补金属氧化物半导体(CMOS)技术,实现硅基光子器件和电子器件在同一基片上微纳集成的巨大前景.     

ICT核心器件发展展望

通过分析ICT发展对中国经济和社会可持续发展的重要意义,指出在中国发展ICT,重点在于发展高性能核心电子及光子器件,并提出了目前两项最具影响力的新型技术——三维集成技术和光电子技术。认为三维集成技术以其独特优势,成为未来微纳光电子的发展方向;而光电子技术在ICT发展中也正扮演着越来越重要的角色,是未来超高速通信的桥梁。     

前言北大核心

随着光子技术在光纤通信、微波光子学、激光雷达、量子信息处理等领域的广泛应用,光子和光电子集成的重要性日益突显,成为解决相关应用面临的体积、功耗和成本瓶颈的关键。实际上,早在20世纪60年代就提出了集成光学的概念。受到集成电路(IC)技术的启发,提出了光子集成回路(PIC)和光电集成电路(OEIC)的概念,期望通过集成技术来增强光电子器件的性能,减小体积和功耗,并提高可靠性。然而,相比于集成电路芯片的迅猛发展,光子和光电子集成由于面临材料和工艺等一系列挑战,直到近十余年才实现突破。目前,大规模光子集成技术正在逐渐走向实用化。     

微波光子集成芯片技术

微波光子集成芯片技术是微波光子雷达的重要支撑技术,不仅可以实现器件的多功能化,缩小微波光子雷达的体积,还可以大大提升微波光子雷达的稳定性与可靠性。该文介绍了目前常用的InP基、Si基和铌酸锂基等材料体系及其异质异构集成的光子集成芯片技术和可用于微波光子混合集成的光电集成芯片技术,并展望了未来发展趋势。      

硅基微纳光子器件制备工艺问题及解决方案

讨论了硅基微纳光子器件制备过程中涉及的几个关键工艺问题,包括:电子束/光学光刻的电子束/光学邻近效应;纳米线光波导ICP-RIE刻蚀的侧壁粗糙问题;光栅及MOS绝缘栅氧化硅填充致密度问题.这些问题可影响器件的结构均匀性、波导传输损耗、光栅的散射损耗以及MOS绝缘栅的绝缘性能.在分析实验结果的基础上,提出了一些解决方案.     

硅基微纳光子器件制备工艺问题及解决方案

讨论了硅基微纳光子器件制备过程中涉及的几个关键工艺问题,包括:电子束/光学光刻的电子束/光学邻近效应;纳米线光波导ICP-RIE刻蚀的侧壁粗糙问题;光栅及MOS绝缘栅氧化硅填充致密度问题.这些问题可影响器件的结构均匀性、波导传输损耗、光栅的散射损耗以及MOS绝缘栅的绝缘性能.在分析实验结果的基础上,提出了一些解决方案.     

硫系集成光频梳（特邀）

硫系玻璃集成光学微腔（硫系微腔）具有高线性折射率和高非线性系数、超宽透光窗口、较低的热光系数,并且可通过常规半导体微纳加工技术实现精确的色散调控,在非线性集成光子学领域备受关注。近年来,来自中山大学的研究者们开发了新型Ge₂₅Sb₁₀S₆₅硫系材料平台并实现了一系列具有高品质的硫系集成光子器件。主要综述了基于硫系微腔实现集成孤子光频梳产生和调控方面的工作。通过不断优化集成光子器件的加工工艺,实现了具有高品质因子（Q>106）的集成微环谐振腔,进一步通过精确的色散调控分别在该硫系集成微腔内实现了低泵浦功率的锁模光孤子频梳和宽带可调谐的拉曼-克尔光频梳。     

SOI材料在光电子学中的应用

SOI材料是应用于硅基光电子学中的一种重要的光波导材料。近年来随着SOI材料制备和加工技术的成熟,SOI基光波导器件的研究日益受到人们的重视。文章介绍了SOI材料在光电子学领域的一些具体应用,包括了在热光器件、电光器件、亚微米波导器件与光纤的耦合器以及光电子集成芯片等方面的最新研究进展。更小的波导截面尺寸是未来SOI光波导器件发展的必然趋势。     

微波光子异质/异构集成技术

微波光子芯片是支撑微波光子学发展的基石。针对微波光子芯片材料体系多样、难以多功能集成等问题,异质/ 异构集成技术提供了一种有效途径。该技术可将不同材料体系的最优性能器件集成到同一芯片上,大大扩展微波光子芯片的功能,降低微波光子功能模块的体积、重量,并提高其性能稳定性。本文介绍了目前主流的微波光子异质/ 异构集成技术和光电混合集成方面的主要研究进展,并对未来发展趋势进行展望。     

光有源器件中的光集成技术演变

从光集成技术在光有源器件中的应用与发展的角度出发,结合硅光平台、平面光回路、光子集成回路以及光电子集成回路等基本的光集成技术平台,分析了光有源器件中的光集成技术的演变趋势,并给出了对未来光集成技术发展的展望。