一、光电子学与光电子产业专题系列介绍 未来光通信发展的关键──光电子集成回路（论文文献综述）
李德钊,许鹏飞,朱科健,周治平[1]（2021）在《硅基光电子在通信中的应用和挑战》文中研究说明硅基光电子技术拥有光的宽带、高速和抗干扰特性以及微电子技术在大规模集成、低能耗、低成本等方面的优势。最近十年,硅基光电子技术开始进入通信产业领域,在800 Gbit/s以上的高速短距应用场景中发挥优势,对传统磷化铟（InP）的通信光模块形成挑战。浅谈硅基光电子技术在通信中的应用和发展,同时简要介绍硅基光电子技术在应用中的一些挑战。解决器件性能、封装技术、自动化软件等方面的不足,才能实现硅基光电子技术长足发展。
陶源盛,王兴军,韩昌灏,金明,舒浩文[2]（2021）在《面向空间应用的集成光电子技术》文中研究表明随着空间技术的蓬勃发展,微电子集成电路已不能满足空间信息系统对传输容量、通信速率、电磁兼容方面的要求.基于分立器件搭建的传统光电子系统在尺寸、重量、功耗和成本方面存在限制.集成光电子技术是解决上述瓶颈问题的关键途径,逐渐成为近年来的研究热点.本文从介绍铟磷、硅、氮化硅、薄膜铌酸锂等目前主要的集成光学材料的特性及研究基础出发,系统性地回顾了集成光电子技术在空间信息系统中的激光通信、微波光子、光学传感、自主导航与天文成像等应用方向的最新研究进展、技术瓶颈问题与发展思路.同时,对集成光电子器件在太空工作环境下的辐射效应和器件可靠性进行了介绍与分析.最后,对集成光电子技术在未来空间信息系统中的发展方向和应用前景做了分析与展望.
苗江云[3]（2020）在《带有多个半环的硅光滤波器研究》文中认为光滤波器的基本功能是波长选择,从众多波长信号中滤出想要的波长信号。在光通讯和光电子器件或系统中,光滤波器扮演着重要的角色,被广泛应用于波长选择、光放大器的噪音消除、光信号的增益均衡、光解/复用、稳频、WDM的信道选择、上下话路等等。随着全光通讯网络的迅猛发展,对光滤波器的需求越来越多,光滤波器在未来科技发展中具有十分广阔的应用前景。提高光滤波器的滤波性能以及灵活适应不同的应用需求是当前学科前沿课题。本论文提出一种带有多个半环的硅光滤波器,利用多个半环形波导之间的干涉来实现滤波功能,具有结构简单、体积小、滤波性能良好、可集成的优点。而且,通过改变耦合的半环数量和相邻半环的间距,可以灵活调整滤波器的性能参数以适应不同的应用需求。本论文主要研究内容包括:通过大量调研现有光滤波器的结构、工作原理、优缺点和应用,以及相应理论学习的基础上,提出一种带有多个半环的硅光滤波器;介绍了该光滤波器的结构与工作原理,给出制备工艺;推导了所提光滤波器的滤波理论;并且,分别基于矩形波导和脊形波导结构,利用FDTD Solutions软件仿真研究了该光滤波器的滤波特性;讨论了不同结构参数（半环的数量、相邻半环的间距、耦合波导的长度和外脊的高度）对光滤波器的性能影响,并进行参数优化,可为后期光滤波器的制备提供理论依据和指导。采用矩形波导的带有多个半环的硅光滤波器经过参数优化之后,其3d B带宽为2.52nm,自由光谱范围为11.33nm,精细度为4.50,插入损耗为-0.24d B,消光比为13.53d B。最后,将具有相同结构参数和材料的带有多个半环的硅光滤波器与一个基于传统结构的马赫-曾德尔干涉型光滤波器做了比较,发现:带有多个半环的硅光滤波器的3d B带宽是传统马赫-曾德尔干涉型光滤波器的0.44倍,带宽显着减小;其自由光谱范围与传统马赫-曾德尔干涉型光滤波器基本相同;而其精细度是传统马赫-曾德尔干涉型光滤波器精细度的2.28倍,精细度得到了较大的提高。故而带有多个半环的硅光滤波器比基于传统结构的马赫-曾德尔干涉型光滤波器具有更好的性能。所提带有多个半环的硅光滤波器结构简单而紧凑,性能良好,且可以通过灵活调整结构来改变性能参数以适应不同的应用需要,因而在光通讯和光电子器件或系统中具有好的应用前景和实际应用价值,并可为未来寻求高性能、微型化和集成化的光滤波器提供新的研究思路和方法。
刘伟岩[4]（2020）在《战后科技革命推动日本产业升级研究 ——基于创新体系的视角》文中认为2008年经济危机后,为摆脱经济下行的轨道,美国、日本、德国先后提出了“重振制造业”（2009年）、日本版“第四次工业革命”（2010年）、“工业4.0”（2012年）等战略计划,而我国也于2015年提出了“中国制造2025”的行动纲领。这些战略规划的陆续出台拉开了以大数据、云计算、物联网（Io T）、人工智能（AI）等为标志的新一轮科技革命的帷幕。而作为第二经济大国,我国应如何借助于这一难得机遇来推动国内产业升级则成为亟待思考的问题。回顾日本走过的“路”可知,其也曾作为“第二经济大国”面临过相似的难题,且从中日经济发展历程比较和所面临的“三期叠加”状态来看,我国现阶段也更为接近20世纪70年代的日本,而日本却在当时的情况下借助于以微电子技术为核心的科技革命成功地推动了国内产业的改造升级。基于此,本文以日本为研究对象并将研究阶段锁定在其取得成功的战后至20世纪80年代这一时期,进而研究其所积累的经验和教训,以期为我国接下来要走的“路”提供极具价值的指引和借鉴。在对熊彼特创新理论以及新熊彼特学派提出的技术经济范式理论、产业技术范式理论、国家创新体系理论和部门创新体系理论等进行阐述的基础上,本文借助于此从创新体系的视角构建了“科技革命推动产业升级”的理论分析框架,即:从整体产业体系来看,其属于技术经济范式转换的过程,该过程是在国家创新体系中实现的,且两者间的匹配性决定着产业升级的绩效;而深入到具体产业来看,其又是通过催生新兴产业和改造传统产业来实现的,对于此分析的最佳维度则是能够体现“产业间差异性”的部门创新体系,同样地,两者间的匹配性也决定着各产业升级的成效。回顾科技革命推动日本产业升级的历程可知,其呈现出三个阶段:20世纪50～60年代的“重化型”化,70～80年代的“轻薄短小”化,以及90年代后的“信息”化。其中,“轻薄短小”化阶段是日本发展最为成功的时期,也是本文的研究范畴所在。分析其发生的背景可知:虽然效仿欧美国家构建的重化型产业结构支撑了日本经济“独秀一枝”的高速发展,但在日本成为第二经济大国后,这一产业结构所固有的局限性和问题日渐凸显,倒逼着日本垄断资本进行产业调整;而与此同时,世界性科技革命的爆发恰为其提供了难得的历史机遇;但是这种机遇对于后进国来说在一定意义上又是“机会均等”的,该国能否抓住的关键在于其国内的技术经济发展水平,而日本战后近20年的高速增长恰为其奠定了雄厚的经济基础,且“引进消化吸收再创新”的技术发展战略又在较短的时间内为其积累了殷实的技术基础。在这一背景下,借助于上文所构建的理论分析框架,后文从创新体系的视角解释了战后以微电子技术为核心的科技革命是如何推动日本产业升级以及日本为何更为成功的。就整体产业体系而言,科技革命的发生必然会引致技术经济范式转换进而推动产业升级,且这一过程是在由政府、企业、大学和科研机构以及创新主体联盟等构建的国家创新体系中实现的。战后科技革命的发源地仍是美国,日本的参与借助的是范式转换过程中创造的“第二个机会窗口”,换言之,日本的成功得益于对源于美国的新技术的应用和开发研究,其技术经济范式呈现出“应用开发型”特点。而分析日本各创新主体在推动科技成果转化中的创新行为可以发现,无论是政府传递最新科技情报并辅助企业引进技术、适时调整科技发展战略和产业结构发展方向、制定激励企业研发的经济政策和专利保护制度、采取措施加速新技术产业化的进程、改革教育体制并强化人才引进制度等支持创新的行为,还是企业注重提升自主创新能力、遵循“现场优先主义”原则、实施“商品研制、推销一贯制”、将资金集中投向开发研究和创新链的中下游环节以及培训在职人员等创新行为,或是大学和科研机构针对产业技术进行研究、重视通识教育和“强固山脚”教育以及培养理工科高科技人才等行为,亦或是“政府主导、企业主体”型的创新主体联盟联合攻关尖端技术、建立能够促进科技成果转化的中介机构、联合培养和引进优秀人才等行为都是能够最大限度地挖掘微电子技术发展潜力的。而这种“追赶型”国家创新体系与“应用开发型”技术经济范式间的相匹配正是日本能够更为成功地借力于战后科技革命推动产业升级的根因所在。进一步地从具体产业来看,科技革命引致的技术经济范式转换表现为新兴技术转化为新兴产业技术范式和改造传统产业技术范式的过程,这也是科技革命“双重性质”的体现。而对这一层面的分析则要用到能够体现“产业间差异性”的部门创新体系。在选取半导体产业和计算机产业作为新兴产业的代表,以及选取工业机器产业（以数控机床和工业机器人为主）和汽车产业作为微电子技术改造传统机械产业的典型后,本文的研究发现:由于这些产业在技术体制、所处的产业链位置、所在的技术生命周期阶段等方面的不同,其产业技术范式是相异的,而日本之所以能够在这些产业上均实现自主创新并取得巨大成功就在于日本各创新主体针对不同的产业技术范式进行了相应的调整,分别形成了与之相匹配的部门创新体系。而进一步比较各部门创新体系可知,日本政府和企业等创新主体针对“催新”和“改旧”分别形成了一套惯行的做法,但在这两类产业升级间又存在显着的差异,即:日本政府在“催新”中的技术研发和成果转化中均表现出了贯穿始终的强干预性,尤其是在计算机产业上;而在“改旧”中则干预相对较少,主要是引导已具备集成创新能力的“逐利性”企业去发挥主体作用。作为一种“制度建设”,创新体系具有“临界性”特点且其优劣的评析标准是其与技术经济范式的匹配性。日本能够成功地借力于以微电子技术为核心的科技革命推动国内产业升级的经验就在于其不仅构建了与当时技术经济范式相匹配的国家创新体系,而且注重创新体系的层级性和差异性建设,加速推进了新兴产业技术范式的形成,并推动了新旧产业的协调发展。但是,这种致力于“应用开发”的“追赶型”创新体系也存在着不可忽视的问题,如:基础研究能力不足,不利于颠覆性技术创新的产生,以及政府主导的大型研发项目模式存在定向失误的弊端等,这也是日本创新和成功不可持续以致于在20世纪90年代后重新与美国拉开差距的原因所在。现阶段,新一轮科技革命的蓬勃兴起在为我国产业升级提供追赶先进国家的“机会窗口”的同时,也为新兴产业的发展提供了“追跑”“齐跑”“领跑”并行发展的机遇,并为传统产业的高质量发展带来了难得的机会。由于相较于20世纪70年代的日本,我国现阶段所面临的情况更为复杂,因此,必须构建极其重视基础研究且具有灵活性的国家创新生态体系,重视部门创新体系的“产业间差异性”,形成与新兴产业技术范式相匹配的部门创新体系,以及建设能够促进传统产业技术范式演化升级的部门创新体系等。
杨明[5]（2020）在《1.3微米高品质因子硅基Ⅲ-Ⅴ族量子点正方形微腔激光器结构设计优化研究》文中认为自1958年集成电路芯片问世以来,受益于现代工业大规模集成电路制造技术的进步,芯片产业实现飞速发展,人类的工作和生活也因此发生质的改变。然而,伴随硅基微电子领域相关技术和产品不断提升的芯片集成密度和不断缩小的器件尺寸,单位芯片上所能集成的晶体管数量日趋增多,芯片的逻辑也日渐复杂,各类微纳器件的尺寸亦接近其物理极限。痛点主要表现在带宽受限和功耗过大两方面,此类问题已成为阻碍高端芯片发展的难题。鉴于此,传统的以电信号作为传输介质的电互连技术面临着物理极限和成本问题带来的困扰。而同样作为信息传输载体的光信号,则具有高带宽、高速率、低功耗和无干扰等电信号不可比拟的优势。因此,用光互连方案代替电互连方案,并依托硅基光电子技术,有望解决芯片发展的瓶颈问题并可在未来继续推动信息技术及产业的发展。硅基光电子技术的研究重点在于将成熟的硅基微电子技术和具备优质光学特性的半导体光学器件相结合以实现大规模硅基光电集成。将二者结合主要有两大优势:第一,硅材料的价格低,且可以利用成熟的CMOS工艺平台。第二,与间接带隙结构的硅材料相比,以GaAs和InP为代表的直接带隙结构Ⅲ-Ⅴ族半导体材料具有优异的发光特性,更适用于发光器件。相比于其他硅基激光器材料技术方案,直接外延硅基Ⅲ-Ⅴ族半导体激光器材料技术方案更适合硅基光电集成。同时,硅基Ⅲ-Ⅴ族光学微腔激光器具有尺寸小、能耗低、成本低、响应速度快、品质因子高和易激射的特点。因此,此类激光器是实现硅基芯片内部光互连及光子数据传输、存储和计算的理想片上光源。光学微腔的回音壁模式在具有小的模式体积基础之上,兼备高品质因子的优势,可用于制作水平发光的微型激光器。而且,相比于其他形状的微腔,正方形微腔中的光学模式分布均匀,对称性好,更适合用来直连输出波导实现硅基光电集成。另外,目前针对硅基Ⅲ-Ⅴ族正方形微腔激光器的研究更多的集中在材料生长及器件制备等实验方面,在理论层面上系统性探究微腔内部的光学模式特性并对器件结构进行针对性的优化还不够充分。并且,正方形微腔激光器的品质因子也存在很大的优化和提升空间,值得深入研究。由于1.3μm 波段是通信用激光器的主要工作波段之一,因此采用直接外延生长技术方案研究1.3 μm波段硅基Ⅲ-Ⅴ族正方形光学微腔激光器对于硅基光电集成的发展具有非常重要的意义。本论文主要研究了光波导结构输出的电泵浦1.3 μm高品质因子硅基InAs/InGaAs量子点正方形微腔激光器的结构设计和优化,研究重点集中在分析光学模式与材料、器件结构参数的变化关系上。相关研究工作及成果如下:（1）采用三维时域有限差分方法研究了硅基正方形微腔激光器的边长与其品质因子的变化关系。对于边长10 μm-20μm正方形微腔,随着正方形微腔边长的不断增大,从整体来看,品质因子呈先增加后减少的变化趋势。当边长为18 μm时,正方形微腔的品质因子达到最大值4694.8。相比同类研究报道,品质因子提高了约51%。（2）研究了刻蚀深度对硅基正方形微腔激光器光学模式的影响。随着刻蚀深度从2.5 μm增加到5.0 μm,微腔的品质因子呈先增加后趋于稳定的变化趋势。当刻蚀深度为3.5μm时,品质因子达到最大值。之后,继续增加刻蚀的深度,品质因子保持稳定。研究发现,对正方形微腔激光器进行适当深度的刻蚀,器件性能可以得到大幅度提升。当刻蚀的深度超过微腔激光器的下包层区域后,激光器的性能不再改变。因此,优化后正方形微腔激光器的最佳刻蚀深度为3.5 μm。（3）研究了输出波导宽度与微腔品质因子的变化关系。对于边长10 μm-20μm正方形微腔,在边中点位置直连输出波导后,随着波导宽度从1.0μm增加到5.0 μm,微腔的品质因子呈整体下降的趋势。增大波导宽度对大尺寸正方形微腔的影响要远高于小尺寸的微腔,相同波导宽度条件下,大尺寸微腔的品质因子下降的更快。另外,正方形微腔激光器保持单模的工作状态,它的类回音壁模式是一阶横模。在不同边长下,最佳模式分别为TEo,（34,38）、TEo,（39,43）、TEo,（48.52）、TEo,（56.60）、TEo,（64,68）和TEo,（70,74）。当波导宽度超过2.0μm后,光学模式的分布不再均匀。因此,输出波导的位置及宽度需要进行不断的调整,优化后的最佳波导宽度为1.0 μm。
张茜瑀[6]（2020）在《面向基于VCSEL的片上光互连的新型垂直光栅耦合器的研究》文中进行了进一步梳理随着信息社会的高速发展和大数据时代的到来,通信速率日益提升,但是电互连在高速数据通信中存在传输延迟大、易受电磁干扰的缺陷。因此,研究者们提出了利用光子作为信息载体来代替电子,期望可以利用具有传输速率更快、抗电磁干扰能力更强的光互连代替电互连,实现高速低功耗海量信息的传输,突破电互连技术存在的瓶颈。硅基光子集成回路具有成本低、集成密度高、可以直接利用成熟的 CMOS（Complementary metal oxide semiconductor）工艺线制备的优点,被认为是一种前景广阔的片上光互连解决方案。经过近几十年的研究,硅基光子集成快速发展,但是硅基片上光源的问题尚未解决。混合集成光源是产业界广泛采用的高性能硅基光源解决方案,但是如何实现外部激光器与集成硅波导的高效光耦合,仍是一大挑战。此外,垂直腔面发射激光器（Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL）具有阈值低、功耗低、尺寸小等优点,适用充当混合集成光源。但是由于VCSEL存在偏振跳变效应,同时标准硅光子波导由于存在强的偏振选择性,从而降低VCSEL与硅波导之间的耦合效率。如果不加以解决,基于此方案的片上光通信/互连系统的误码率将上升,导致通信质量下降。本工作采用硅基光栅耦合器将VCSEL垂直输出光高效地耦合到硅光子平面集成器件中,并实现对VCSEL输出光的偏振态控制,解决混合集成系统中光源与硅光子集成回路之间存在的耦合问题。主要的研究成果和创新点如下:1、深入分析了 VCSEL的偏振控制原理,并研究了 VCSEL偏振控制的理论模型,如四能级VCSEL偏振动力学模型、外腔光反馈偏振控制模型。研究并总结了光栅耦合器的分析和设计方法,如严格耦合波理论分析法、时域有限差分法。2、提出并设计了氮化硅-硅双层垂直光栅耦合器,该光栅耦合器可以实现对VCSEL输出光的偏振态控制,同时实现VCSEL与平面硅波导之间的高效耦合。将该光栅耦合器与VCSEL进行混合集成,集成后的结构作为硅基混合集成光源。仿真表明,在输入波长1550 nm时,该光栅耦合器对TE主模光场的耦合效率达到了-3.6 dB。当VCSEL外腔长度为1 μm且偏置电流小于2.6 mA时,VCSEL的输出光场可稳定在单TE模式。3、研究并设计了基于SOI（Silicon-on-Insulator）的单层垂直光栅耦合器,该光栅耦合器能够控制VCSEL的偏振状态,使其稳定在TE模式,同时维持VCSEL到平面硅波导的高效耦合。将该光栅耦合器与VCSEL进行混合集成,集成后的结构作为硅基混合集成光源。仿真表明,在输入波长1550 nm时,该光栅耦合器对TE主模光场具有-6.5 dB的耦合效率。当VCSEL外腔长度为0.6 μm且偏置电流小于3.9 mA时,VCSEL的输出光场可稳定在单TE模式。4、完成对单层垂直硅基光栅耦合器的版图设计与基于SOI结构的焦距为400 μm亚波长条形光栅汇聚反射镜的研制,与课题组其他博士协作搭建了用于测试条形光栅汇聚反射镜反射率的实验系统,并对实验测试数据进行了计算处理分析。通过积分计算得到亚波长条形光栅汇聚反射镜在焦点处的反射率为80.5%,半高全宽为168 μm,焦点处的最高反射光功率达到414 μw。
陈晓铃[7]（2020）在《纳米线硅光子波分复用器的研究》文中提出进入21世纪后,随着社会的高速发展,信息的功能和内涵已经包括对生产过程进行远程自动化控制,对社会安全、金融贸易进行处理等。对社会信息的需求量、信息传递速率有了更高的要求,然而,电学回路的阻容（Resistance-capacitance RC）延迟效应导致电子技术无法突破纳秒(10-9s)级别,难以再满足人们的需求。人们将目光投向不带电的光子,光子在传输过程中不受电场和RC延迟效应的影响,始终以光速传播,并且不存在热损耗。因此,以硅材料为基石、光子为载体的集成回路,有望实现更高传输速率、更大传播容量的光通信。本文主要对纳米线硅光子波分复用器件（Wavelength Division Multiplexer WDM）进行研究。本文研究了通道间隔可调波分复用器和低串扰波分复用器。分别对两种WDM器件的基础结构——硅光子微环谐振器（Si-MRR）和硅光子阵列波导光栅（Si-AWG）的几何结构、工作原理、表征方式、优化过程等进行了分析。首先设计、制备、测试并分析了基于级联微环谐振腔的通道间隔可调波分复用器,为了将热量有效地传递到环形谐振腔中,Ni Si加热器制备在微环谐振腔脊波导的平板区域上,调节Ni Si加热器的外加电压,可以改变器件的通道间隔。器件A（Device-A）移除了波导相邻的Si O2和部分硅衬底,与没有未移除Si O2和部分硅衬底的器件B（Device-B）相比,热光效率（～2.12nm/m W）提高了一个数量级,在实现通道间隔为50 GHz、100 GHz、200 GHz时,Device-A的功耗分别为11.05 m W、5.96 m W、6.06 m W。其次,在Lumerical仿真软件上实现了通道间隔为400 GHz的低串扰波分复用器,该器件在AWG的输出端分别级联MRR,器件的串扰和插入损耗分别为-44.91 d B、-1.23 d B,各通道3-d B带宽约为0.4 nm,相较独立AWG,低串扰波分复用器的串扰降低了20.03 d B、插入损耗不明显增加、3-d B带宽减小了0.13 nm左右。在简单的设计、不对工艺提高要求的情况下,降低了WDM器件的串扰。最后,基于标准的CMOS工艺,对两种纳米线硅光子器件的工艺进行了开发,简述工艺的关键技术与流程,制备并测试了通道间隔可调波分复用器,表征了该器件的性能。
陈敬业[8]（2020）在《面向片上复用的硅基光子器件研究》文中进行了进一步梳理随着现代物联网、大数据等行业的兴起,人类社会对信息量的需求急剧增长,宽带网络容量需求呈现急剧增长态势,作为其核心支撑的光通信系统、数据中心面临重大挑战。光电子集成器件具有体积小、重量轻、功耗小的特点,是突破光通信系统、数据中心光互连等领域瓶颈的核心。其中,硅基光子芯片具备CMOS工艺兼容的特征,能够与专用集成电路芯片集成,实现低成本的显着优势受到广泛关注。硅基光子器件发展日益成熟,但仍然存在一些亟待解决的问题。面对不断提升的网络容量需求,复用技术是有效提高总传输速率的重要方法之一。本文主要针对硅基光子复用系统中的关键器件展开研究,围绕高性能复用器件及硅基光子器件的偏振敏感、温度敏感问题,从器件理论设计角度深入分析,并进行了实验验证。首先,我们研究了硅基粗波分复用器件,着重改进器件尺寸和带宽等性能。基于多模干涉耦合器结构,设计了两种单纤三向复用器:一种是倾斜型多模干涉耦合器,另一种是多模干涉耦合器结合光栅反射镜结构,利用伪自映像的原理,突破传统多模干涉耦合器结构的设计限制。1310 nm波段具有大于100 nm的反射带宽,测试得到插损小于2 dB,串扰小于-15 dB,器件长度～450μm,器件尺寸与传统多模干涉耦合器结构的波分复用器相比减小一半。针对多模干涉耦合器结构存在的尺寸较大和插损较大的问题,我们又提出了一种基于级联弯曲定向耦合器结构的单纤三向复用器,器件尺寸显着减小至19 μm×31 μm,测试得到各端口插损小于1 dB,串扰小于-15 dB,所有端口的带宽均满足通信标准,具备较好的综合性能。基于亚波长光栅波导,实现了新型反向耦合器结构的波分复用器,器件尺寸进一步减小,透射光谱具有宽带平顶效果,1 dB带宽大约11nm。其次,我们致力于解决硅基光子器件的偏振敏感和温度敏感两大关键问题。提出了基于级联弯曲定向耦合器结构的偏振不敏感单纤双向复用器,实验实现35 nm带宽内的偏振相关损耗小于1 dB并且串扰小于-15 dB,改善了单纤多向复用器的偏振敏感性,器件结构紧凑、带宽大。针对大规模集成复用系统中的波导交叉需求,提出并制作的垂直交叉了偏振不敏感多模干涉耦合器结构,利用自聚焦效应减小波导交叉损耗,测试得到90 nm带宽范围内的偏振相关损耗小于1 dB,两个端口的串扰小于-25dB,器件制作工艺容差大。针对复用系统中的路由问题,我们设计了偏振不敏感光开关,优化的偏振不敏感功分器保证了器件在100 nm带宽范围内具有大于20 dB的高消光比,在此基础上结合干涉臂的偏振转换,实现偏振不敏感。针对硅基光子器件的温度敏感问题,基于狭缝波导和边调制光栅结构,提出并实现了一种热不敏感窄带滤波器,测试得到的滤波器带宽0.75 nm,上包层温度补偿材料显着减小了硅光滤波器的波长漂移量,波长漂移系数小于-3pm/℃,拓展了窄带滤波器的工作温度范围。最后,我们总结本文已完成的工作内容,并且对后续的工作进行展望。
郭志浩[9]（2020）在《基于DAST的MIM型耦合腔电可调SPPs滤波器特性研究》文中提出随着信息化时代的来临,通信技术得到蓬勃发展,器件的集成化和微型化成为了必然的发展趋势,传统电子器件呈现出的存储容量小、传输慢和抗干扰性差等问题也变得尤为明显。光电子器件因为具有高并发、高速率和高容量的数据处理特性,成为了技术发展的焦点,被广泛的研究。表面等离子激元（Surface Plasmon Polaritons,SPPs）是一种电磁波,可以作为信息和能量的载体,并且具有突破传统光学衍射极限的特点,为制作集成光子器件提供了可能,因此表面等离子激元技术得到了快速发展,被广泛地应用在传感器、全光开关和分路器等方面,不断推动着科技的进步。本文首先将电光材料和滤波器相结合,基于表面等离子激元运用边界耦合的方法设计出一种由金属-介质-金属（Metal-Insulator-Metal,MIM）纳米谐振腔波导组成的电可调滤波器。此滤波器结构是由两个非对称的H型谐振腔和一个矩形波导管组成,H型谐振腔中填充有机电光材料DAST。通过有限元法数值仿真分析了非对称H型腔滤波器的传输特性曲线、谐振波长和磁场分布。研究结果表明此结构滤波器具有平滑的传输曲线、较宽的带宽（半峰全宽达到754 nm）等特点,且通带透射率高达0.968,阻带透射率低至1×10-5,可以作为带阻滤波器。同时此滤波器不仅可以通过改变结构参数对其传输特性进行调节,还可以通过控制外加电压实现其传输特性的调节,使得滤波器的可调性得到增加。接着在H型谐振腔的基础上优化设计出了Y型腔滤波器,它克服了H型腔滤波器在结构改变时谐振模式不稳定的问题。并且通过对电压和结构参数的优化调整,实现了对光通信波段三个通信工作窗口（850 nm、1310nm、1550nm）的通断选择。最后采用口径耦合的方法设计了非对称微环腔滤波器,阻带和通带的带宽都较宽,可以作为带通/带阻型滤波器,本文提出的各型滤波器在高密度光电集成电路和纳米光学中拥有一定的应用前景。
张凌菲[10]（2019）在《硅基波导OAM产生器的设计与性能分析》文中研究指明近年来,移动互联网飞速发展,人们对通信容量的要求不断增长,已有的光纤通信系统已经很难满足人们的需求,光子轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）作为一种新涌现的技术提供了一条解决途径。与传统光通信相比,携带OAM的光束具有新的自由度,使得其复用技术在提高系统的信道容量和频谱利用率方面具有独特的优势。为了实现OAM复用通信,面临的首要问题是产生OAM涡旋光束。目前已有的产生OAM光束的器件,存在尺寸过大、非平面以及系统复杂等问题,难以集成以适应OAM光通信系统的需要。本文提出一种便于集成的基于硅基波导OAM产生器,该器件主要由二个平行波导组成的耦合结构和条形波导构成的相移器组成。首先分析了光轨道角动量的产生方法和原理,然后在此基础上设计了耦合结构和相移器的结构,接着,分析了不同结构参数OAM产生器性能的影响。通过调整波导的宽度与耦合长度,改变沟槽长度和位置等,采用时域有限差分法（FDTD）进行优化与性能分析。结果表明:经过优化后的OAM产生器可以实现OAM?1的产生,结构紧凑,损耗小（<0.16dB）,器件尺寸仅为33μm×2μm,转换效率可达97%以上,制作工艺简单且易于集成。该器件可应用于OAM复用光通信,对于提高光通信系统容量具有重要应用价值。
二、光电子学与光电子产业专题系列介绍 未来光通信发展的关键──光电子集成回路（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、光电子学与光电子产业专题系列介绍 未来光通信发展的关键──光电子集成回路（论文提纲范文）
（1）硅基光电子在通信中的应用和挑战（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 发展应用 |
| 3 市场前景 |
| 4 挑战 |
| 4.1部分器件技术难题 |
| 4.1.1片上光源 |
| 4.1.2调制器 |
| 4.1.3波分复用器件 |
| 5 硅基光电子芯片封装技术 |
| 6 自动化设计 |
| 7 工艺平台 |
| 8 结束语 |
（2）面向空间应用的集成光电子技术（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 集成光电子工艺平台 |
| 3 集成光电子技术的空间应用 |
| 3.1 高速激光通信 |
| 3.2 微波光子系统 |
| 3.3 传感及生物应用 |
| 3.4 自主导航 |
| 3.5 天文成像 |
| 4 集成光电子器件的辐射效应 |
| 5 总结与展望 |
（3）带有多个半环的硅光滤波器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 光滤波器概述 |
| 1.3 论文的主要内容 |
| 第二章 光滤波器的基础理论 |
| 2.1 光波导理论 |
| 2.1.1 三层平板波导理论 |
| 2.1.2 矩形波导理论 |
| 2.1.3 脊形波导理论 |
| 2.2 波导耦合理论 |
| 2.3 多光束干涉理论 |
| 2.4 光滤波器的性能指标 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 采用矩形波导的带有多个半环的硅光滤波器 |
| 3.1 结构设计 |
| 3.2 工作原理 |
| 3.3 制备工艺 |
| 3.4 理论分析 |
| 3.5 特性分析 |
| 3.5.1 半环数量的影响 |
| 3.5.2 半环间距的影响 |
| 3.5.3 耦合波导长度的影响 |
| 3.6 与马赫-曾德尔干涉型光滤波器比较 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 采用脊形波导的带有多个半环的硅光滤波器 |
| 4.1 结构设计 |
| 4.2 工作原理 |
| 4.3 制备工艺 |
| 4.4 特性分析 |
| 4.4.1 外脊高度的影响 |
| 4.4.2 半环数量的影响 |
| 4.4.3 半环间距的影响 |
| 4.4.4 耦合波导长度的影响 |
| 4.5 两种波导结构对应光滤波器的比较 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利 |
| 致谢 |
（4）战后科技革命推动日本产业升级研究 ——基于创新体系的视角（论文提纲范文）
| 答辩决议书 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.1.1 选题背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 文献综述 |
| 1.2.1 国内研究现状 |
| 1.2.2 国外研究现状 |
| 1.2.3 国内外研究述评 |
| 1.3 研究框架与研究方法 |
| 1.3.1 研究框架 |
| 1.3.2 研究方法 |
| 1.4 研究中的创新与不足 |
| 第2章 科技革命推动产业升级的一般分析 |
| 2.1 科技革命的概念与研究范围界定 |
| 2.1.1 科技革命的概念 |
| 2.1.2 战后科技革命研究范围的界定 |
| 2.2 科技革命推动下产业升级的内涵及研究范围界定 |
| 2.2.1 科技革命推动下产业升级的内涵 |
| 2.2.2 科技革命推动产业升级的研究范围界定 |
| 2.3 科技革命推动产业升级的理论基础 |
| 2.3.1 熊彼特创新理论 |
| 2.3.2 技术经济范式理论 |
| 2.3.3 产业技术范式理论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 科技革命推动产业升级:基于创新体系视角的分析框架 |
| 3.1 科技革命推动产业升级的机理 |
| 3.1.1 科技革命推动产业升级的经济本质:技术经济范式转换 |
| 3.1.2 科技革命推动产业升级的传导机制:“催新”与“改旧” |
| 3.2 创新体系相关理论 |
| 3.2.1 国家创新体系理论 |
| 3.2.2 部门创新体系理论 |
| 3.3 以创新体系为切入点的分析视角 |
| 3.3.1 国家创新体系与技术经济范式匹配性分析视角 |
| 3.3.2 部门创新体系与产业技术范式匹配性分析视角 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 战后科技革命推动日本产业升级的历程与背景 |
| 4.1 科技革命推动日本产业升级的历程 |
| 4.1.1 战前科技革命成果推动下日本产业的“重化型”化(20世纪50-60年代) |
| 4.1.2 战后科技革命推动下日本产业的“轻薄短小”化(20世纪70-80年代) |
| 4.1.3 战后科技革命推动下日本产业的“信息”化(20世纪90年代后) |
| 4.2 战后科技革命推动日本产业升级的背景 |
| 4.2.1 重化型产业结构的局限性日渐凸显 |
| 4.2.2 世界性科技革命的爆发为日本提供了机遇 |
| 4.2.3 日本经济的高速增长奠定了经济基础 |
| 4.2.4 日本的“引进消化吸收再创新”战略奠定了技术基础 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 战后科技革命推动日本产业升级:基于国家创新体系的分析 |
| 5.1 技术经济范式转换的载体:日本国家创新体系 |
| 5.2 科技革命推动日本产业升级中政府支持创新的行为 |
| 5.2.1 传递最新科技情报并辅助企业引进技术 |
| 5.2.2 适时调整科技发展战略和产业结构发展方向 |
| 5.2.3 制定激励企业研发的经济政策和专利保护制度 |
| 5.2.4 采取措施加速新技术产业化的进程 |
| 5.2.5 改革教育体制并强化人才引进制度 |
| 5.3 科技革命推动日本产业升级中企业的创新行为 |
| 5.3.1 注重提升自主创新能力 |
| 5.3.2 遵循技术创新的“现场优先主义”原则 |
| 5.3.3 实行考虑市场因素的“商品研制、推销一贯制” |
| 5.3.4 将资金集中投向开发研究和创新链的中下游环节 |
| 5.3.5 重视对在职人员的科技教育和技术培训 |
| 5.4 科技革命推动日本产业升级中大学和科研机构的创新行为 |
| 5.4.1 从事与产业技术密切相关的基础和应用研究 |
| 5.4.2 重视通识教育和“强固山脚”教育 |
| 5.4.3 培养了大量的理工类高科技人才 |
| 5.5 科技革命推动日本产业升级中的创新主体联盟 |
| 5.5.1 产学官联合攻关尖端技术 |
| 5.5.2 建立能够促进科技成果转化的中介机构 |
| 5.5.3 联合培养和引进优秀人才 |
| 5.6 日本国家创新体系与技术经济范式的匹配性评析 |
| 5.6.1 日本国家创新体系与微电子技术经济范式相匹配 |
| 5.6.2 “追赶型”国家创新体系与“应用开发型”技术经济范式相匹配 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 战后科技革命催生日本主要新兴产业:基于部门创新体系的分析 |
| 6.1 新兴产业技术范式的形成与日本部门创新体系 |
| 6.2 微电子技术催生下日本半导体产业的兴起和发展 |
| 6.2.1 微电子技术产业化中政府支持创新的行为 |
| 6.2.2 微电子技术产业化中企业的创新行为 |
| 6.2.3 微电子技术产业化中科研机构的创新行为 |
| 6.2.4 微电子技术产业化中的创新主体联盟 |
| 6.2.5 微电子技术产业化中的需求因素 |
| 6.3 计算机技术催生下日本计算机产业的兴起与发展 |
| 6.3.1 计算机技术产业化中政府支持创新的行为 |
| 6.3.2 计算机技术产业化中企业的创新行为 |
| 6.3.3 计算机技术产业化中的创新主体联盟 |
| 6.3.4 计算机技术产业化中的需求因素 |
| 6.4 日本部门创新体系与新兴产业技术范式形成的匹配性评析 |
| 6.4.1 部门创新体系与半导体产业技术范式形成相匹配 |
| 6.4.2 部门创新体系与计算机产业技术范式形成相匹配 |
| 6.4.3 部门创新体系与新兴产业技术范式形成相匹配 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 战后科技革命改造日本主要传统产业:基于部门创新体系的分析 |
| 7.1 科技革命改造传统产业的本质:传统产业技术范式变革 |
| 7.2 微电子技术改造下日本工业机器自动化的发展 |
| 7.2.1 工业机器自动化中政府支持创新的行为 |
| 7.2.2 工业机器自动化中企业的创新行为 |
| 7.2.3 工业机器自动化中的创新主体联盟 |
| 7.2.4 工业机器自动化中的需求因素 |
| 7.3 微电子技术改造下日本汽车电子化的发展 |
| 7.3.1 汽车电子化中政府支持创新的行为 |
| 7.3.2 汽车电子化中企业的创新行为 |
| 7.3.3 汽车电子化中的创新主体联盟 |
| 7.3.4 汽车电子化中的需求因素 |
| 7.4 日本部门创新体系与传统产业技术范式变革的匹配性评析 |
| 7.4.1 部门创新体系与工业机器产业技术范式变革相匹配 |
| 7.4.2 部门创新体系与汽车产业技术范式变革相匹配 |
| 7.4.3 部门创新体系与传统产业技术范式变革相匹配 |
| 7.5 本章小结 |
| 第8章 创新体系视角下战后科技革命推动日本产业升级的经验与教训 |
| 8.1 战后科技革命推动日本产业升级的经验 |
| 8.1.1 构建了与微电子技术经济范式相匹配的国家创新体系 |
| 8.1.2 重视创新体系的层级性和差异性建设 |
| 8.1.3 加速推进新兴产业技术范式的形成 |
| 8.1.4 借力科技革命的“双重性质”推动新旧产业协调发展 |
| 8.2 战后科技革命推动日本产业升级的教训 |
| 8.2.1 创新体系的基础研究能力不足 |
| 8.2.2 创新体系不利于颠覆性技术创新的产生 |
| 8.2.3 政府主导下的大型研发项目模式存在定向失误的弊端 |
| 8.3 本章小结 |
| 第9章 创新体系视角下战后科技革命推动日本产业升级对我国的启示 |
| 9.1 新一轮科技革命给我国产业升级带来的机遇 |
| 9.1.1 为我国产业升级提供“机会窗口” |
| 9.1.2 为我国新兴产业“追跑”“齐跑”与“领跑”的并行发展提供机遇 |
| 9.1.3 为我国传统制造业的高质量发展创造了机会 |
| 9.2 构建与新一轮科技革命推动产业升级相匹配的创新体系 |
| 9.2.1 构建国家创新生态体系 |
| 9.2.2 重视部门创新体系的“产业间差异性” |
| 9.2.3 形成与新兴产业技术范式相匹配的部门创新体系 |
| 9.2.4 建设能够促进传统产业技术范式演化升级的部门创新体系 |
| 9.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的科研成果 |
| 致谢 |
（5）1.3微米高品质因子硅基Ⅲ-Ⅴ族量子点正方形微腔激光器结构设计优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 光学微腔 |
| 1.3 光学微腔激光器 |
| 1.4 硅基光学微腔激光器的研究进展 |
| 1.5 本论文的主要工作 |
| 第二章 正方形微腔激光器的模式及光波导基础理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 正方形微腔的模式特征 |
| 2.2.1 正方形微腔的本征方程 |
| 2.2.2 正方形微腔本征方程的解析求解 |
| 2.3 正方形微腔光学模式的品质因子 |
| 2.4 光波导基础理论 |
| 2.4.1 简单平板光波导理论 |
| 2.4.2 限制结构光波导理论 |
| 2.4.3 常见的光波导损耗 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 时域有限差分计算方法 |
| 3.1 时域有限差分方法 |
| 3.1.1 二维时域有限差分方法 |
| 3.1.2 三维时域有限差分方法 |
| 3.2 数值稳定条件 |
| 3.3 吸收边界条件 |
| 3.4 激励源的设置 |
| 3.5 频率分析 |
| 3.6 仿真软件的数值计算 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 波长1.3 μm硅基量子点正方形微腔激光器的设计与优化 |
| 4.1 硅基正方形微腔激光器的光学模式特性 |
| 4.1.1 正方形微腔激光器的光学模式数值计算模型 |
| 4.1.2 正方形微腔激光器的光学模式分布规律 |
| 4.1.3 正方形微腔激光器光学模式的解析解与数值计算结果对比 |
| 4.2 波长1.3 μm光波导输出的硅基正方形微腔激光器的设计 |
| 4.2.1 波长1.3 μm硅基正方形微腔激光器的材料结构设计 |
| 4.2.2 波长1.3 μm硅基正方形微腔激光器的器件结构设计 |
| 4.3 微腔边长对硅基正方形微腔激光器光电性能的影响 |
| 4.3.1 波长1.3 μm硅基正方形微腔激光器的边长优化 |
| 4.3.2 波长1.3 μm硅基正方形微腔激光器的光学模式分布 |
| 4.3.3 波长1.3 μm硅基正方形微腔激光器的频率分布 |
| 4.3.4 波长1.3 μm硅基正方形微腔激光器与微盘激光器的对比 |
| 4.4 波导宽度对硅基正方形微腔激光器光电性能的影响 |
| 4.4.1 光波导输出硅基正方形微腔激光器的光学模式分布 |
| 4.4.2 波长1.3 μm硅基正方形微腔激光器的波导宽度优化 |
| 4.5 刻蚀深度对硅基正方形微腔激光器光电性能的影响 |
| 4.5.1 波长1.3 μm硅基正方形微腔激光器的刻蚀深度优化 |
| 4.5.2 不同结构硅基正方形微腔激光器的光电性能对比 |
| 4.6 顶角结构对硅基正方形微腔激光器光电性能的影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 总结和展望 |
| 5.1 研究总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读硕士学位期间申请的发明专利 |
（6）面向基于VCSEL的片上光互连的新型垂直光栅耦合器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景及意义 |
| 1.1.1 硅基光子学 |
| 1.1.2 硅基光子学平台上的光互连 |
| 1.1.3 硅基片上光互连面临的挑战 |
| 1.2 论文结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 硅基混合集成光源的研究综述 |
| 2.1 硅基光源的分类 |
| 2.1.1 硅基单片集成激光器 |
| 2.1.2 硅基混合集成激光器 |
| 2.2 硅基混合集成光源的研究进展 |
| 2.3 硅基光栅耦合器的研究进展 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 垂直腔面发射激光器与光栅耦合器的基本理论与分析方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 垂直腔面发射激光器的基本理论与分析方法 |
| 3.2.1 垂直腔面发射激光器的结构特点 |
| 3.2.2 垂直腔面发射激光器的性能参数 |
| 3.2.3 垂直腔面发射激光器的偏振控制 |
| 3.3 光栅耦合器的基本理论与分析方法 |
| 3.3.1 光栅耦合器的基本结构 |
| 3.3.2 光栅耦合器的研究方法 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 氮化硅-硅双层垂直光栅耦合器的设计及优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 氮化硅-硅双层垂直光栅耦合器的理论分析 |
| 4.3 氮化硅-硅双层垂直光栅耦合器的设计 |
| 4.4 氮化硅-硅双层垂直光栅耦合器的仿真与分析 |
| 4.4.1 仿真条件的设置 |
| 4.4.2 不同偏振模式下的反射率以及耦合效率 |
| 4.4.3 对准容差能力分析 |
| 4.5 混合集成VCSEL的偏振状态分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于SOI的单层垂直光栅耦合器的设计及优化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于SOI的单层垂直光栅耦合器的设计 |
| 5.3 基于SOI的单层垂直光栅耦合器的仿真与分析 |
| 5.3.1 仿真条件的设置 |
| 5.3.2 不同偏振模式下的反射率以及耦合效率 |
| 5.3.3 对准容差能力分析 |
| 5.4 混合集成VCSEL的偏振状态分析 |
| 5.5 单层垂直光栅耦合器与氮化硅-硅双层光栅耦合器的性能比较 |
| 5.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 基于SOI结构的光栅器件制备及实验测试 |
| 6.1 基于SOI结构的光栅器件的制备技术 |
| 6.1.1 电子束曝光 |
| 6.1.2 干法刻蚀 |
| 6.1.3 SOI平台上光栅的制备工艺流程 |
| 6.2 基于SOI的单层垂直光栅耦合器的版图设计 |
| 6.3 实验测试系统与数据分析 |
| 6.3.1 实验测试系统 |
| 6.3.2 实验数据分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录 |
（7）纳米线硅光子波分复用器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 硅基光子学与硅基光互连关键器件 |
| 1.2.1 硅基光子学 |
| 1.2.2 硅基光互连关键器件 |
| 1.3 波分复用(WDM) |
| 1.4 本文主要内容 |
| 第二章 通道间隔可调波分复用器 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 MRR基本结构与工作原理 |
| 2.2.1 MRR的基本结构 |
| 2.2.2 MRR的理论分析 |
| 2.2.3 MRR的重要性能参数 |
| 2.3 通道间隔可调的波分复用器 |
| 2.3.1 WDM器件的基本结构 |
| 2.3.2 热调谐系统 |
| 2.3.3 WDM器件结构参数和结果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 低串扰波分复用器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 AWG器件分类与研究现状 |
| 3.2.1 Si纳米线阵列波导光栅 |
| 3.2.2 Si3N4纳米线阵列波导光栅 |
| 3.2.3 温度与偏振不敏感硅光子阵列波导光栅 |
| 3.3 AWG工作原理与基本参数 |
| 3.3.1 AWG工作原理 |
| 3.3.2 AWG的基本设计参数 |
| 3.3.3 AWG的基本性能参数 |
| 3.4 低串扰波分复用器 |
| 3.4.1 AWG器件设计 |
| 3.4.2 MRR滤波器的设计 |
| 3.4.3 低串扰WDM器件仿真结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 器件制备工艺 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 器件制备 |
| 4.2.1 通道间隔可调波分复用器的制备流程 |
| 4.2.2 低串扰波分复用器的拟制备方案 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 器件测试 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 端面耦合 |
| 5.3 传输型芯片测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读硕士学位期间发表的成果 |
（8）面向片上复用的硅基光子器件研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写和符号清单 |
| 1 绪论 |
| 1.1 集成光电子学概述 |
| 1.2 硅光通信技术研究背景 |
| 1.3 硅基光子复用技术及难点 |
| 1.4 论文主要内容及创新点 |
| 1.4.1 主要内容 |
| 1.4.2 创新点 |
| 2 硅基光波导理论、制备及测试方法 |
| 2.1 光波导理论 |
| 2.2 经典器件结构理论基础 |
| 2.2.1 多模干涉耦合器理论 |
| 2.2.2 同向/反向耦合器理论 |
| 2.3 波导光学仿真计算 |
| 2.3.1 硅基波导模式计算 |
| 2.3.2 硅基波导光场传输计算 |
| 2.4 硅基光子器件的制作 |
| 2.5 硅基光子器件的测试表征 |
| 2.5.1 光栅耦合测试技术简介 |
| 2.5.2 光芯片测试系统 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 硅基粗波分复用器件 |
| 3.1 硅基粗波分复用器简介 |
| 3.1.1 硅基单纤三向复用器 |
| 3.1.2 硅基多通道粗波分复用器 |
| 3.2 基于级联倾斜型多模干涉耦合器的单纤三向复用器 |
| 3.2.1 倾斜MMI型Triplexer的工作原理与仿真设计 |
| 3.2.2 倾斜MMI型Triplexer的工艺制备与测试分析 |
| 3.3 基于光栅辅助型多模干涉耦合器的单纤三向复用器 |
| 3.3.1 布拉格光栅辅助型Triplexer的工作原理与仿真设计 |
| 3.3.2 布拉格光栅辅助型Triplexer的工艺制备与测试分析 |
| 3.4 基于弯曲定向耦合器的单纤三向复用器 |
| 3.4.1 BDC型Triplexer的工作原理与仿真设计 |
| 3.4.2 BDC型Triplexer的工艺制备与测试分析 |
| 3.5 基于亚波长光栅的四通道粗波分复用器 |
| 3.5.1 SWG型CWDM的工作原理与仿真设计 |
| 3.5.2 SWG型CWDM的工艺制备与测试分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 硅基偏振/热不敏感复用器件 |
| 4.1 研究现状简介 |
| 4.1.1 硅基偏振不敏感器件 |
| 4.1.2 硅基热不敏感器件 |
| 4.2 基于BDC结构的偏振不敏感单纤双向复用器 |
| 4.2.1 BDC型Diplexer的结构原理和设计仿真 |
| 4.2.2 BDC型Diplexer的工艺制备和测试分析 |
| 4.3 基于MMI结构的偏振不敏感交叉波导 |
| 4.3.1 MMI型交叉波导的结构原理与设计仿真 |
| 4.3.2 MMI型交叉波导的工艺制备与测试分析 |
| 4.4 基于MZI结构的偏振不敏感光开关 |
| 4.5 基于布拉格光栅结构的热不敏感窄带滤波器 |
| 4.5.1 布拉格光栅型窄带滤波器的结构原理与设计仿真 |
| 4.5.2 布拉格光栅型窄带滤波器的工艺制备与测试分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（9）基于DAST的MIM型耦合腔电可调SPPs滤波器特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 表面等离子激元技术的发展 |
| 1.3 表面等离子激元滤波器的研究现状 |
| 1.3.1 纳米圆环滤波器 |
| 1.3.2 矩形腔滤波器 |
| 1.3.3 梯形腔滤波器 |
| 1.3.4 对称双纳米盘滤波器 |
| 1.3.5 半圆腔滤波器 |
| 1.4 论文的主要研究内容 |
| 1.5 论文研究内容的创新点 |
| 第二章 表面等离子激元的基本理论 |
| 2.1 金属的光学性质和电磁特性 |
| 2.2 表面等离子激元的传输特性 |
| 2.2.1 SPPs在金属-介质单界面上的传输特性 |
| 2.2.2 SPPs在多层体系中的传输特性 |
| 2.3 表面等离子激元的激发方式 |
| 2.3.1 棱镜耦合 |
| 2.3.2 光栅耦合 |
| 2.3.3 近场激发 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 电光材料DAST的特性分析 |
| 3.1 电光材料DAST的晶体结构 |
| 3.2 DAST的物理性质 |
| 3.2.1 DAST的制造方法 |
| 3.2.2 DAST的光学特性 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 边界耦合模式的H型谐振腔电可调滤波器 |
| 4.1 滤波器结构与仿真分析 |
| 4.1.1 边界耦合H型腔结构的提出 |
| 4.1.2 H型谐振腔滤波器的传输特性分析 |
| 4.2 结构参数对H型腔结构滤波器传输特性的影响 |
| 4.3 外加电压U对H型腔结构滤波器传输特性的影响 |
| 4.4 基于H型腔结构滤波器的改进和优化 |
| 4.4.1 平顶带通型H型腔滤波器 |
| 4.4.2 双通道带通型H型腔滤波器 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 边界耦合模式的Y型谐振腔电可调滤波器 |
| 5.1 滤波器结构与仿真分析 |
| 5.1.1 边界耦合Y型腔结构的提出 |
| 5.1.2 Y型谐振腔滤波器的传输特性分析 |
| 5.2 结构参数对Y型腔结构滤波器传输特性的影响 |
| 5.3 外加电压U对Y型腔结构滤波器传输特性的影响 |
| 5.4 基于Y型腔结构滤波器的优化 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 口径耦合模式的微环谐振腔电可调滤波器 |
| 6.1 滤波器结构与仿真分析 |
| 6.1.1 口径耦合微环腔结构的提出 |
| 6.1.2 不同微环腔结构传输特性的比较 |
| 6.2 结构参数对微环腔结构滤波器传输特性的影响 |
| 6.3 外加电压U对微环腔结构滤波器传输特性的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 主要研究内容和工作 |
| 7.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（10）硅基波导OAM产生器的设计与性能分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 OAM光的研究进展和意义 |
| 1.2 光轨道角动量的应用 |
| 1.3 光轨道角动量的产生方法及研究现状 |
| 1.4 论文研究工作及安排 |
| 第二章 基本理论及数值模拟方法 |
| 2.1 波导中的矢量模式 |
| 2.2 光波导中的模式耦合理论 |
| 2.2.1 耦合模方程 |
| 2.2.2 耦合功率方程 |
| 2.2.3 条型波导中传播常数求解方法 |
| 2.3 利用波导产生涡旋光原理分析 |
| 2.3.1 涡旋光产生的模式组合原理 |
| 2.3.2 涡旋光产生的相移原理 |
| 2.4 时域有限差分法FDTD |
| 2.5 软件FDTD solution对 OAM硅基波导进行模拟仿真的基本步骤 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 硅基波导OAM产生器的结构设计 |
| 3.1 设计目的与设计原则 |
| 3.2 波导材料的选择 |
| 3.3 耦合结构的选择 |
| 3.4 相移器的选择 |
| 3.5 OAM产生器的结构设计 |
| 3.5.1 耦合结构的设计 |
| 3.5.2 相移器的设计 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 硅基波导OAM产生器的结构优化和性能分析 |
| 4.1 耦合结构的参数分析 |
| 4.2 转换效率和损耗分析 |
| 4.3 耦合区长度与波导间隔的优化 |
| 4.3.1 耦合区长度对性能的影响 |
| 4.3.2 波导间隔对性能的影响 |
| 4.4 相移器参数的优化 |
| 4.4.1 相移器长度对性能的影响 |
| 4.4.2 相移器位置对性能的影响 |
| 4.5 工艺容差分析 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 论文工作总结 |
| 5.2 OAM产生器在光通信系统中的应用 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
四、光电子学与光电子产业专题系列介绍 未来光通信发展的关键──光电子集成回路（论文参考文献）
- [1]硅基光电子在通信中的应用和挑战[J]. 李德钊,许鹏飞,朱科健,周治平. 电信科学, 2021(10)
- [2]面向空间应用的集成光电子技术[J]. 陶源盛,王兴军,韩昌灏,金明,舒浩文. 中国科学:物理学 力学 天文学, 2021(02)
- [3]带有多个半环的硅光滤波器研究[D]. 苗江云. 南京邮电大学, 2020(02)
- [4]战后科技革命推动日本产业升级研究 ——基于创新体系的视角[D]. 刘伟岩. 吉林大学, 2020(03)
- [5]1.3微米高品质因子硅基Ⅲ-Ⅴ族量子点正方形微腔激光器结构设计优化研究[D]. 杨明. 北京邮电大学, 2020(05)
- [6]面向基于VCSEL的片上光互连的新型垂直光栅耦合器的研究[D]. 张茜瑀. 北京邮电大学, 2020(05)
- [7]纳米线硅光子波分复用器的研究[D]. 陈晓铃. 昆明理工大学, 2020(04)
- [8]面向片上复用的硅基光子器件研究[D]. 陈敬业. 浙江大学, 2020(02)
- [9]基于DAST的MIM型耦合腔电可调SPPs滤波器特性研究[D]. 郭志浩. 兰州大学, 2020(01)
- [10]硅基波导OAM产生器的设计与性能分析[D]. 张凌菲. 南京邮电大学, 2019(02)