光子器件

摘要： 光子调制器是光纤通信系统的核心器件,主要对光信号进行调制,实现信号从电域到光域的转换。随着硅基半导体工艺的发展,硅基光子调制器逐渐成为了主流硅光子器件,基于硅工艺技术的千兆赫兹带宽调制器的实现,也为硅光子学的发展奠定了基础。目前,硅基光子调制器的调制速度已经超过了50 GHz,基本满足了调制格式的带宽需求。但低驱动电压和低插入损耗的硅基光子调制器仍然是一个值得研究的领域,越来越多的研究机构加入硅基光子调制器的研究,使其取得了长足的进展。该文主要对国内外硅基光子调制器的研究进展进行分析,讨论了基于SOI材料、SiGe材料、Ge材料、铁电材料、有机光电材料、III-V族材料和石墨烯材料等硅基光子调制器的研究现状,并对相关调制器的性能进行了对比和分析,为未来继续研发高速率、低损耗的光子调制器提供了思路。

摘要： 为解决传统蛋白质检测传感器的复杂性问题,提出基于损耗模态共振原理的生物传感器设计方案。该传感器制作在机械强度较佳的玻璃基板上,通过表面溅镀金属氧化物薄膜,使感测区能抓取牛乳中的蛋白分子,经表面改质后有效提高了传感器感测灵敏度。通过对金属氧化物薄膜厚度的仿真优化,该传感器灵敏度最高可达7200 nm/RIU。与同类型其他结构的传感器相比,该传感器灵敏度较高,且加工容易,成本更低,有利于传感器的量产及应用。

摘要： 为解决传统蛋白质检测传感器的复杂性问题,提出基于损耗模态共振原理的生物传感器设计方案.该传感器制作在机械强度较佳的玻璃基板上,通过表面溅镀金属氧化物薄膜,使感测区能抓取牛乳中的蛋白分子,经表面改质后有效提高了传感器感测灵敏度.通过对金属氧化物薄膜厚度的仿真优化,该传感器灵敏度最高可达7200 nm/RIU.与同类型其他结构的传感器相比,该传感器灵敏度较高,且加工容易,成本更低,有利于传感器的量产及应用.

摘要： 目前,面向农业机器人的传感技术是智慧农业的重要组成部分之一。如何利用光子技术实现农业机器人智能感知将是当前的一个前沿研究领域。文章围绕面向农业机器人的光子感知器件展开,主要论述了农业机器人感知领域的发展概况,着重阐述了光子感知器件的国内外发展趋势,包括基于光栅的柔性光子感知器件、光子器件相关材料,以及柔性光子感知器件的制备方法。随着农业机器人智能化应用领域的不断提高与扩展,光子感知器件将在农业机器人智能感知领域发挥出重要的作用。

摘要： 南京大学研究团队与北京大学、美国佐治亚理工学院等单位合作,在钠金属薄膜和等离激元光子器件研究方面取得了重要突破。他们利用金属钠所具有的低熔点特点,发展了独特的液态金属旋涂工艺,制成金属钠薄膜,首次揭示金属钠膜的优异光波段等离激元特性。表面等离激是光与金属中自由电子相互作用形成的一种新型元激发,因其对光场具有亚波长尺度的约束能力和突破衍射极限的传输特性,在微纳光子器件和光子集成、超分辨成像等领域具有广阔的应用前景。

摘要： 为了减小在剧烈环境中脉搏波信号产生的运动伪迹,采用mimic数据库中由光子器件构成的光电传感器采集的脉搏信号,通过陀螺仪信号和三轴加速度互补滤波来矫正三轴加速度的角度,运用奇异谱分析将矫正后的三轴加速度信号分组为不同频率成分的信号,作为三级快速横向递归最小二乘(FTRLS)算法的参考信号自适应消除运动伪迹.结果表明,与最小均方算法、递归最小二乘法相比,信噪比分别提升了12.2％、6.7％,均方根误差分别减少了30％,11％,并且提高了计算速度.该研究对去除频域上脉搏波的运动干扰谱峰,保留重博波信息是有帮助的.

摘要： 伴随着信息技术的快速发展和传统产业数字化的转型,全球数据量呈现几何级增长。在数据量需求的推动下,数据中心建设、5G建设等推动我国光通信行业持续健康发展。从芯片、器件、光纤光缆、预制棒到系统设备,我国已形成了完整的光通信产业链。然而,在技术与价值链上游的光芯片核心技术及光子器件高端工艺等领域,我国发展仍比较落后。

摘要： 硫化锌(ZnS)晶体是重要的宽光谱红外窗口材料,高深径比纳米孔的超快激光制造技术为中红外波导傅立叶变换光谱仪等光子器件的实现提供了重要的技术途径.本文采用中心波长为1030nm、重复频率为100kHz、脉冲宽度为223 fs-20ps可调的Yb:KGW激光光源,用石英锥镜产生高斯-贝塞尔光束,并用4f系统构建了40倍缩束的超快激光直写系统.在能量为36-63 pJ,脉宽为12.5-20 ps的情况下,在ZnS晶体上成功刻写了直径为80-320 nm的纳米孔结构.通过聚焦离子束(FIB)剥蚀和扫描电子显微镜(SEM)成像确定了纳米孔隙表面形貌、直径及深度信息.研究了激光脉冲能量、脉冲宽度对纳米孔隙的影响.结果表明,在20ps脉冲宽度、48 uJ脉冲能量的激光参数下,纳米孔隙的深度约为270 unio.

摘要： 南京大学研究团队与北京大学、美国佐治亚理工学院等单位合作,在钠金属薄膜和等离激元光子器件研究方面取得了重要突破。他们利用金属钠所具有的低熔点特点,发展了独特的液态金属旋涂工艺,制成金属钠薄膜,首次揭示金属钠膜的优异光波段等离激元特性。表面等离激是光与金属中自由电子相互作用形成的一种新型元激发,因其对光场具有亚波长尺度的约束能力和突破衍射极限的传输特性,在微纳光子器件和光子集成、超分辨成像等领域具有广阔的应用前景。

摘要： 电子的“瓶颈效应”限制了硅材料微电子器件在超高速、大容量信息传输处理的能力。如何利用光子的并行、高速和传输容量大的特性，在光子层面实行光子器件的集成是集成光子技术一直追求的目标。本文介绍了基于硅的p-I-n结和载流子色散效应，利用0.8 微米的VD－MOS工艺，在SOI材料上研制光子器件的工作。我们针对硅基光子器件的要求，采用硅刻蚀等特殊的工艺流程，成功的研制出1×2、1×3和2×2等光开关以及光调制器等硅基光子器件。基本的1×2干涉型光开关器件的消光比可大于20dB, 开关速度约20ns量级，而且制作的重复性和稳定性好。

摘要： 本文着重讨论基于光纤非线性拉曼(Raman)散射效应的各种光子器件,包括分布式光纤拉曼光子温度传感器和光纤拉曼光子放大器,光纤拉曼激光器.这些光子器件对光纤通信领域与光纤传感技术的发展有重大的影响.

摘要： 本文结合双包层传像光纤光子器件材料和工艺方面的研究,阐述了双包层传像光纤光子器件的工艺原理;从材料和工艺等方面分析了影响双包层传像光纤光子器件质量的一些因素;提出了必要的改进措施;并给出了双包层传像光纤光子器件有关性能的阶段性研究成果.

摘要： 本文基于k·p微扰理论,系统计算了c面AlN薄膜的价带结构及带边光学跃迁偏振性质在受到面内各向同性应变调制作用下的演化过程。计算结果表明c面AlN在受到面内张应变或者小的面内压应变(|εxx|,|εyy|2.16%)时,面内发光效率将得到极大的提高,有利于制作面发射光子器件。这些结果对于应变操纵下的器件结构设计具有重要的指导意义。

摘要： 本文介绍了新型含二氮杂萘酮联苯结构聚合物光波导材料。有机聚合物材料以成膜工艺简单、成本低、性能可控等优点成为实现低成本、高性能光子器件的重要材料之一.折射率、光损耗和热稳定性是表征光波导材料的重要性能参数,实现折射率精确可控、低损耗和具备良好的热稳定性是有机聚合物用作光波导材料的关键.经过近十几年大量研究,多种聚合物光波导材料相继报道,材料的主要性能参数得到不断的改善,但是目前尚无完全满足上述关键性能参数的成熟有机聚合物光波导材料,研究高性能、高热稳定性的有机聚合物光波导材料仍是极具挑战性的研究课题.

摘要： 在过去的数十年中，有机材料作为新型的信息功能材料受到了人们的高度重视。由于有机材料中的光学响应主要来自π电子的贡献，它具有响应速度快，非线性极化率高的特点。本文介绍了典型的有机集成光子器件。包括光调制器、光开关阵列、阵列光栅波导(AWG)、光学谐振环、偏振分束器等。

摘要： 本文介绍了基于新型高性能杂萘联苯聚芳醚系列高分子聚合物(聚芳醚酮-PPEK、聚芳醚砜酮-PPESK、聚芳醚砜-PPES)的光波导和光子功能器件研究进展,介绍了PPEK、PPESK和PPES的光学特性,给出了PPEK和PPESK基光波导微环谐振器设计和计算机模拟结果,讨论了基于光波导微环结构的低功耗热光可调光学滤波器和(可重构)光分插复用器-(R)OADM的制备与实现.

摘要： 本文制作了一种平顶响应的热光可调谐滤波器，通过用湿法腐蚀方法将半波长的共振腔分成具有不同光学厚度的两个部分，并且使入射光照射到两个部分的面积基本上相等，来实现平顶响应特性。对该滤波器的输出响应进行检测，所得到的实验结果与理论模拟相符合，相对透射率的极大值与极小值之间的起伏度小于0.01。与实现平顶响应的其他方法相比，本文滤波器器件的制作工艺简单，平顶性能优越，容易与其他有源和无源光子器件集成。本文还给出了通过制作几十微米量级的共振腔来实现平顶窄带响应的热光可调谐滤波器的机理，这种滤波器输出响应的起伏度小于0.02，3dB 带宽小于1 纳米。

摘要： 本文综述了近年来玻璃光敏性研究的情况,概述玻璃光敏性的研究历史,重点介绍近年来掺锗二氧化硅、掺锡二氧化硅等几种玻璃材料的光敏性和光敏性机理研究的最新成果,其中包括作者最近的研究成果.

摘要： 许多实验表明：外延材料中的线位错(Threading dislocation,TD)并不影响发光，也不是产生In涨落的原因。但它是形成InGaN漏电流的主要通道。新发展的侧向跨越外迁技术(LEO)和悬吊外延(Pendeo-epitaxy)技术可以大幅度减少TD密度，从而大大降低漏电流，提高LED和LD器件的性能。增加In组分和InGaN阱层的厚度，可获得红色LED。因此，InGaN基量子阱结构器件可以制作从红色到紫外，波长十分宽广的器件。还有许多要采用高温、大功率晶体管的场合，便如自动车引擎、高级电源分配系统、所有的电气交通工具和航空电子设备，也是Ⅲ-氮化物将大显身手的领域，值得关注并组织研究开发。

摘要： 本发明属于微纳光电子技术领域，具体为一种光子存算一体器件和光子神经网络结构。本发明光子存算一体器件包括多环谐振器和光子存储材料，光子存储材料位于多环中的任意一个或几个上，或者位于通端或降端的波导上；在光子存储材料的上、下可添加电极层，通过光、电或热激励实现高带宽、高存储密度的光子存储和计算功能。本发明利用多环谐振器的宽通带、高品质因子特性，与波导上材料/器件的结构结合，实现高带宽、高存储密度的存算一体功能；光子神经网络包含由低阶多环谐振存储器构成的光子神经突触和由高阶多环谐振存储器构成的光子神经元。本发明为发展高速、低能耗、高精度、可扩展的光子神经网络等片上集成光路应用提供基础。

摘要： 本发明涉及一种通过可编程光子处理块的组合和互连实施的集成光子和量子系统，该系统在光子芯片上实施，该光子芯片能够实施一种或多种具有光反馈路径和/或线性多端口变换的同时量子和经典电路，通过适当的资源规划和输入输出端口的选择。本发明还涉及一种量子场可编程光子门阵列(Q‑FPPGA)，包括至少一种基于具有独立耦合和相移配置的可调谐分束器的可编程电路、和能够进行经典和量子操作的外围高性能构建块。

摘要： 本发明提供一种超导条带光子探测器件、制备方法及光子探测系统，包括：超导纳米线及第一电阻，其中，所述第一电阻并联于所述超导纳米线的两端。本发明的超导条带光子探测器件在偏置电流下，由于并联电阻的分流，在接收光子或干扰后超导纳米线能够由电阻态迅速恢复超导态，不会由于电流过高而一直处于电阻态，导致器件锁死无法工作。且本发明的超导条带光子探测器件的制备方法操作简单，在制作并联电阻时，电子束刻蚀时在图形边缘由原子再沉积而成的侧墙天然成为了连接电阻和纳米线的垂直导线，从而不需要另外再生长连接导线；而纳米线并联电阻，形成恒压源偏置电路，自然达到光子探测无闩锁的目的，成本低，成品率高。

摘要： 本发明提供了一种利用侧墙转移制作硅基光子器件的方法及硅基光子器件，该方法包括以下步骤：提供绝缘体上硅衬底；在所述绝缘体上硅衬底上至少沉积一层刻蚀停止层；在所述刻蚀停止层上形成凹槽；沉积第一侧墙材料，以在所述凹槽两侧形成第一侧墙；去除所述第一侧墙两侧的刻蚀停止层；沉积第二侧墙材料，以在所述第一侧墙两侧形成第二侧墙；刻蚀去除所述第一侧墙；以第二侧墙为光刻掩膜刻蚀所述绝缘体上硅衬底。该方法采用多次侧墙转移方法形成陡直度好的光栅结构，并可远超过光刻机线宽精度。

摘要： 方法包括在衬底上方的第一氧化物层中形成硅波导段，第一氧化物层设置在衬底上，在第一氧化物层上方形成布线结构，该布线结构包括一个或多个绝缘层以及位于一个或多个绝缘层中的一个或多个导电部件，使布线结构的区域凹进，在布线结构的凹进区域中形成氮化物波导段，其中，氮化物波导段在硅波导段上方延伸，在氮化物波导段上方形成第二氧化物层，以及将半导体管芯附接至布线结构，管芯电连接至导电部件。本发明的实施例还涉及光子器件和形成光子器件方法。

摘要： 光子器件包括半导体衬底(10)和压敏膜(20)。压敏膜(20)被布置在衬底(10)之中或之上。光子结构(30)被至少部分地耦合至膜(20)，并被布置成根据由施加至膜(20)的压力所引起的变形而改变光学特性。

摘要： 本发明属于光电子技术领域，具体为一种光子神经元器件单元及光子神经计算器件。本发明的光子神经元器件单元是由波导、神经元材料上、下组合形成的片上光子器件结构；光子神经元材料具有双向转变特性，在操作前为非晶态或晶态，当施加的光强超过阈值时，部分或全部材料会转变为熔融的液态，产生光吸收率/透过率变化，实现神经元功能；光子神经计算器件的结构包括：光子神经突触单元和光子神经元器件单元；光子神经突触单元对光信号进行调制，通过波导复用后传递到光子神经元器件单元；光子神经元器件单元通过波导直接与下一个神经突触单元相连接；以此类推，构建大规律神经计算网络。本发明可以以满足高速、低能耗的光子神经计算应用需求。

摘要： 本发明提供了一种双层硅基光子器件的制作方法及双层硅基光子器件，该双层硅基光子器件的制作方法包括以下步骤：提供第一层波导结构绝缘体上硅(SOI)衬底；在所述绝缘体上硅(SOI)衬底上形成第一层波导结构；采用介质材料回填第一层；在非第一层波导结构的所述介质材料区域形成凹槽；采用各向同性腐蚀工艺腐蚀所述凹槽，以在所述凹槽上形成斜面；沉积第二层波导材料，所述第二层波导材料在所述凹槽处与所述第一层波导结构耦合。采用各向同性腐蚀方法将层间介质形成斜坡，使第二层波导材料与第一层波导结构在同一层次实现耦合，增加耦合效率，降低层间串扰。

摘要： 本发明提供了一种利用侧墙转移制作硅基光子器件的方法及硅基光子器件，该方法包括以下步骤：提供绝缘体上硅衬底；在所述绝缘体上硅衬底上至少沉积一层刻蚀停止层；在所述刻蚀停止层上形成凹槽；沉积第一侧墙材料，以在所述凹槽两侧形成第一侧墙；去除所述第一侧墙两侧的刻蚀停止层；沉积第二侧墙材料，以在所述第一侧墙两侧形成第二侧墙；刻蚀去除所述第一侧墙；以第二侧墙为光刻掩膜刻蚀所述绝缘体上硅衬底。该方法采用多次侧墙转移方法形成陡直度好的光栅结构，并可远超过光刻机线宽精度。

摘要： 方法包括在衬底上方的第一氧化物层中形成硅波导段，第一氧化物层设置在衬底上，在第一氧化物层上方形成布线结构，该布线结构包括一个或多个绝缘层以及位于一个或多个绝缘层中的一个或多个导电部件，使布线结构的区域凹进，在布线结构的凹进区域中形成氮化物波导段，其中，氮化物波导段在硅波导段上方延伸，在氮化物波导段上方形成第二氧化物层，以及将半导体管芯附接至布线结构，管芯电连接至导电部件。本发明的实施例还涉及光子器件和形成光子器件方法。