集成光电子器件及设计课件

单击此处编辑母版标题样式asd,单击此处编辑母版文本样式asd,第二级,第三级,第四级,第五级,浙江大学光电信息系,集成光电子器件及设计,第一章,*,单击此处编辑母版标题样式asd,单击此处编辑母版文本样式asd,第二级,第三级,第四级,第五级,浙江大学光电信息系,*,浙江大学光电信息系,1,集成光电子器件及设计,第一章 概论,浙江大学光电信息系1集成光电子器件及设计 第一章 概论,浙江大学光电信息系,集成光电子器件及设计,第一章,2,IC+Laser(and much more)on a chip=Integrated Photonics,Intel 2010,Charles H.Townes,(Nobel Prize in Physics 1964),Arthur Leonard Schawlow,(Nobel Prize in Physics 1981),浙江大学光电信息系集成光电子器件及设计2IC+Laser(,2024/8/11,3,半导体技术的发展趋势,All optical networking,2023/8/43半导体技术的发展趋势All optical,2024/8/11,4,硅上的三维光电集成,Photonic,wafer,III-V microlaser,microheater,waveguides,BCB,transistors,metal interconnects,BCB,CMOS,wafer,TSV,E.Beyne et al.ICICDT(2007),TSV,：,Through Silicon Vias(,通孔,),2023/8/44硅上的三维光电集成PhotonicIII-,浙江大学光电信息系,集成光电子器件及设计,第一章,5,Intel,公司报道了基于硅基混合激光器光源的四通道,CWDM,收发模块,浙江大学光电信息系集成光电子器件及设计5Intel公司报道了,浙江大学光电信息系,集成光电子器件及设计,第一章,6,1.1,课程简介,2,学分（,1.5-1,）：,24,学时的理论授课，,16,学时的实验操作,夏季学期共,8,周的课程安排,考试时间：,2015,年,7,月,8,日,10:30-12:30,浙江大学光电信息系集成光电子器件及设计61.1 课程简介2学,浙江大学光电信息系,集成光电子器件及设计,第一章,7,教学目的与基本要求,使学生对“集成光电子器件”的,基础理论,、,器件原理,以及,制作工艺流程,等有比较全面的了解，,对,光波导理论,、,耦合模理论,有较深的理解。,掌握典型的,集成光电子器件,的工作原理、基本结构及应用。,结合国际上这一领域的最新进展，激发学生对该领域相关方向的兴趣，培养学生分析问题的能力和思维方式。,浙江大学光电信息系集成光电子器件及设计7教学目的与基本要求使,浙江大学光电信息系,集成光电子器件及设计,第一章,8,主要内容及学时分配,概述,(1,学时,),（,5,月,12,日）,平面介质光波导和耦合模理论,(6,学时,),平面介质光波导,(2,学时,),，耦合模理论,(4,学时,),晶体在外场作用下的光学性质,(2,学时,),（,5,月,12,日）,集成光无源器件,(6,学时,),定向耦合器、,Y,分支功分器、马赫泽德干涉仪、阵列波导光栅等,(2,学时,),电光集成器件、声光集成器件、热光开关与调制器、磁光隔离器与环形器,(4,学时,),光有源器件导论与系统集成,(3,学时,),（,5,月,19,日）,集成光学器件的材料,(2,学时,),集成光学器件的主要制作工艺及平面介质光波导参量测试,(3,学时,),集成光电子器件的最新进展,(1,学时,),浙江大学光电信息系集成光电子器件及设计8主要内容及学时分配,课程实验初步安排,实验一：,马赫曾德,光,调制器,的,BPM,仿真,（第四、五周的三个时间段，每个时间段,2,小时，,20-25,人,/,时间段）,实验三：,Y,分支,功分器,测试实验,5,人,/,组,（第六、七周的五个时间段，每个时间段半天，,25,人,/,时间段）,实验二：微环谐振腔的,FDTD,仿真,（第四、五周的三个时间段）,实验四：光波导器件制作流程（,Video),课程实验初步安排实验一：马赫曾德光调制器的BPM仿真 实验三,浙江大学光电信息系,10,大型课程设计作业,一种,硅波导模式复用器,研究，要求：,通过文献阅读和调研，提出一种硅纳米线波导实现模式复用的硅波导模式复用器（,Mode(de)multiplexer),的结构和设计方法；,完成该器件的,优化设计与分析,；,实现两个通道以上复用，同时给出其工作带宽、损耗、消光比等,。,提交论文报告。,参考文献：,微纳光子集成,何赛灵，戴道锌,.,科学出版社,光波导模式理论,马春生，刘式墉 吉林大学出版社,硅光子学,余金中主编，科学出版社,D.Dai,J.Wang,and S.He.Silicon Multimode Photonic Integrated Devices for on-Chip Mode-Division-Multiplexed Optical Interconnects,Progress In Electromagnetics Research,143,773-819,2013.,浙江大学光电信息系10大型课程设计作业一种硅波导模式复用器研,浙江大学光电信息系,集成光电子器件及设计,第一章,11,浙江大学光电信息系集成光电子器件及设计11,浙江大学光电信息系,集成光电子器件及设计,第一章,12,浙江大学光电信息系集成光电子器件及设计12,浙江大学光电信息系,集成光电子器件及设计,第一章,13,教材与参考文献,教材：,集成光学,唐天同、王兆宏著，科学出版社，,2005,年,8,月,(,第一版,),参考书：,半导体导波光学器件理论及技术,，赵策洲，国防工业出版社。,Integrated Optics:Theory and Technology,Robert G.Hunsperger(Sixth Edition),Springer,2009,光集成器件,，小林功郎著，科学出版社，,2002,集成光学,，,T.,塔米尔主编，科学出版社，,1982,课程网站,：,集成光学的制,浙江大学光电信息系,集成光电子器件及设计,第一章,19,4.,集成光学器件,对光波具有振荡、放大和光电转换等功能的,有源器件,。,半导体激光器、半导体光放大器、集成光探测器,集成光,无源器件,光波导、薄膜透镜、光开关、调制器、隔离器、环形器等,浙江大学光电信息系集成光电子器件及设计194.集成光学器件,光互联的发展,洲际互联（海底光缆）,城际互联,光纤到户,机柜互联,片间互联,片上光互联,20,Copper wires reaching physical limits,10Gbps or higher becoming challenging,Distance/speed tradeoff shortens lengths,Or,Transmit data over optical fiber,Much further reach at any given speed,Multiple signals can travel on one fiber,Thin&light=easy cable management,光互联的发展洲际互联（海底光缆）城际互联光纤到户机柜互联片间,Intel roadmap for tick year,22 nm,14 nm,10 nm 7 nm 5 nm,2011 20132015+,IN PRODUCTION IN DEVELOPMENT IN RESEARCH,Lithography,Materials,Interconnect.,21,Intel roadmap for tick year 22,浙江大学光电信息系,集成光电子器件及设计,第一章,22,Intel,公司报道了基于硅基混合激光器光源的四通道,CWDM,收发模块,浙江大学光电信息系集成光电子器件及设计22Intel公司报道,浙江大学光电信息系,集成光电子器件及设计,第一章,23,目前，,Thunderbolt,连接技术可以提供,10Gbps,的传输速度，也是当前最快的连接技术。不过,Intel,的研究人员表示，,Intel,公司目前正在研发一项新的连接技术，该技术将采用全新的传输协议及,硅光技术,，其速度可达,50Gbps,，,5,倍于,Thunderbolt,。,这项新的连接技术使用的是,硅光子学原理,，将硅元件和光学记忆芯片组合在一起，可以用高达,50Gbps,的速度在,100,米的距离内传输数据。,Intel,预计这项技术将在,2015,年公布。,2011 MacBook Pro,2012 MacBook Pro,浙江大学光电信息系集成光电子器件及设计23目前，Thunde,浙江大学光电信息系,集成光电子器件及设计,第一章,24,IBM,公司发布了在芯片技术领域的最新突破,历时,10,年研发的,CMOS,集成硅纳米光子学技术,该芯片技术将电子和光子纳米器件集成在一块硅芯片上，使计算机芯片之间通过光脉冲,(,而不是电子信号,),进行通讯。,这一新技术的另一个优势在于它可在一个标准的芯片制造生产线上生产，不需要新的或者特殊的工具。,科学家有望据此研制出比传统芯片更小、更快、能耗更低的芯片，为亿亿次超级计算机的研发开辟道路。,IBM,发布硅纳米光子芯片技术,浙江大学光电信息系集成光电子器件及设计24IBM公司发布了在,