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光子科学与工程 2024-2025
OSE3043 光学分析方法 (3) PR: MAC 2313 OSE4721 生物光子学 (3) PR:OSE 3052 OSE4240 光学设计简介 (3) PR:OSE 3052, OSE 3200 OSE 4953 高级设计双专业 ECE (1) 3 EEE 3342C 数字系统 (3) EEL 3470 EM 场 (3) EGN 4931H 工程荣誉研讨会-研究 (3) EMA 4413 电子材料基础 (3) MAP 4303 常微分方程 II (3) MAP 4341 偏微分方程 (3) MAP 4371 微分方程的数值方法(3) MAS 3105 矩阵与线性代数 (4) PR: MAC 2312 OSE 4912 指导独立研究 (1) OSE 4903H 荣誉指导阅读 (3) OSE 4970H 荣誉论文 (3) PHY 3650 量子信息处理 (3) PHY 4604 波动力学 I (3) PHY 4605 波动力学 II (3) PHZ 3113 理论方法简介 (3)
超敏感和超薄的光晶体管和光子...
1纳米科学技术中心，奥兰多市中心大学 - 美国佛罗里达州32826。 2 Creol，佛罗里达州中部佛罗里达大学的光学与光子学院，美国佛罗里达州32816，美国。 3佛罗里达州中部佛罗里达大学化学系32816，美国4材料科学与工程系，佛罗里达州中部佛罗里达大学，奥兰多，佛罗里达州，佛罗里达州32816，美国。 5物理系，佛罗里达州中部奥兰多市，佛罗里达州32816，美国。 有机无机卤化物钙钛矿量子点（PQD）构成了用于光电设备应用的吸引人的材料，因为它们的独特特性，例如宽带宽度吸收，高灭绝系数和长的电子孔 - 孔 - 孔 - 孔孔扩散长度。 但是，它们的电荷传输特性不如石墨烯。 另一方面，石墨烯的电荷产生效率太低，无法在许多光电应用中使用。 目前无法使用有效的光生成和快速电荷传输的石墨烯-PQD（G-PQD）上层建筑。 在本文中，我们使用新型缺陷介导的生长机制直接从石墨烯晶格中生长PQD制备的G-PQDS上层结构，展示了超薄的光晶体管和光子突触。 我们的模拟和实验结果表明，从石墨烯晶格中生长的PQD可以提供有效的途径，将光激发电荷直接传输到石墨烯，从而同步有效的电荷产生和在单个平台上同步。 但是，单层的石墨烯仅吸收2.3％的事件可见光11。 这些1纳米科学技术中心，奥兰多市中心大学 - 美国佛罗里达州32826。2 Creol，佛罗里达州中部佛罗里达大学的光学与光子学院，美国佛罗里达州32816，美国。3佛罗里达州中部佛罗里达大学化学系32816，美国4材料科学与工程系，佛罗里达州中部佛罗里达大学，奥兰多，佛罗里达州，佛罗里达州32816，美国。5物理系，佛罗里达州中部奥兰多市，佛罗里达州32816，美国。 有机无机卤化物钙钛矿量子点（PQD）构成了用于光电设备应用的吸引人的材料，因为它们的独特特性，例如宽带宽度吸收，高灭绝系数和长的电子孔 - 孔 - 孔 - 孔孔扩散长度。 但是，它们的电荷传输特性不如石墨烯。 另一方面，石墨烯的电荷产生效率太低，无法在许多光电应用中使用。 目前无法使用有效的光生成和快速电荷传输的石墨烯-PQD（G-PQD）上层建筑。 在本文中，我们使用新型缺陷介导的生长机制直接从石墨烯晶格中生长PQD制备的G-PQDS上层结构，展示了超薄的光晶体管和光子突触。 我们的模拟和实验结果表明，从石墨烯晶格中生长的PQD可以提供有效的途径，将光激发电荷直接传输到石墨烯，从而同步有效的电荷产生和在单个平台上同步。 但是，单层的石墨烯仅吸收2.3％的事件可见光11。 这些5物理系，佛罗里达州中部奥兰多市，佛罗里达州32816，美国。有机无机卤化物钙钛矿量子点（PQD）构成了用于光电设备应用的吸引人的材料，因为它们的独特特性，例如宽带宽度吸收，高灭绝系数和长的电子孔 - 孔 - 孔 - 孔孔扩散长度。但是，它们的电荷传输特性不如石墨烯。另一方面，石墨烯的电荷产生效率太低，无法在许多光电应用中使用。目前无法使用有效的光生成和快速电荷传输的石墨烯-PQD（G-PQD）上层建筑。在本文中，我们使用新型缺陷介导的生长机制直接从石墨烯晶格中生长PQD制备的G-PQDS上层结构，展示了超薄的光晶体管和光子突触。我们的模拟和实验结果表明，从石墨烯晶格中生长的PQD可以提供有效的途径，将光激发电荷直接传输到石墨烯，从而同步有效的电荷产生和在单个平台上同步。但是，单层的石墨烯仅吸收2.3％的事件可见光11。这些厚度小于20 nm的光晶体管使用该G -PQD上层建筑制备的响应性出色的响应性为1.4×10 8 AW -1，在430 nm处的特异性检测性为4.72×10 15 Jones。此外，上层建筑的光辅助记忆效应使我们能够以36.75 PJ/ SPIKE的低能消耗来证明光子突触行为，这与神经形态计算高度相关。我们通过在机器学习的帮助下证明面部识别来揭示其在神经形态计算中的应用。我们预计PQD上层建筑将在开发高效和超薄的光电设备方面加强新的方向。引言石墨烯是电子和光电应用的理想材料，这是由于其广泛的光谱带宽，出色的运输属性具有很高的迁移率（电子迁移率> 15000 cm2Åv-1·S -1），在环境条件下的特殊稳定性和出色的灵活性稳定性和出色的灵活性1-6。已经开发了大量的复合材料和设备，用于在能量收集和存储中应用，光电遗传学和晶体管7-10。迄今为止，石墨烯光电探测器的响应性仅限于10 -2 AW -1。
通用可编程光子芯片
摘要 - 光子芯片正在变得越来越可编程，并使用电子和软件重新配置了连接性。这种进化是由人工智能和量子计算应用所推动的。我们将讨论可以在更多样化的应用中部署的更多通用目的电路，类似于通用可编程电子产品。光子是世界上最喜欢的数据载体，形式是光学链接。，但越来越多的我们看到，光子信息是在芯片表面上处理的，而不仅仅是用于数据传输，还用于处理。虽然光子集成电路（PIC）大多限于非常特定的功能（例如收发器）该技术正在缓慢地发现其进入不同的应用空间。这是通过多种材料系统（例如IIII-V半导体，硅或氮化硅）中快速成熟的PIC技术平台支持的。用类似的半导体技术与电子芯片制造，这些PIC平台在芯片上支持100s或1000秒的光学构建块的密集整合。当这些构建块包含电气可调节元件时，可以主动操纵芯片的行为。结果，静态光子积分电路逐渐变得更加可调，在运行时可以调整性能或功能。当然，这需要将光子电路与电子驱动器电路集成。在过去的5年中，光子芯片上可调元素的广泛可用性导致了所谓的“可编程”光子电路。在可编程的图片中，光的路径没有预先确定。相反，该电路由连接的波导网的网格与2×2的光学门组成，由2×2耦合器组成（芯片上等效于2×2光学梁的芯片）和相位变速器（或相位变速器（或等效的光学子电路））。此类波导网格在图中绘制1。通过调整门的耦合系数，可以将光线分布在芯片上的不同波导路径上，并且随着相位变速，可以控制这些不同路径之间的干扰。结果是可以在运行时由用户控制的大量多路干涉仪。我们可以识别两个主要类别可编程的Wave-Uide网格，如图1 [1]。在仅向前的距离隔离光线，从一组输入端口到一组输出端口的一个方向传播。光学门控制
用于硅光子电路的设计测试
硅光子学领域的研究努力和商业企业都显着增加。这在很大程度上是由光子元素的有效性以及过去十年中光子整合的规模和复杂性的提高所驱动的。硅光子学特别适合需要高带宽，具有成本效益和远程互连能力的应用。这一趋势进一步强调了数字经济中数据的指数扩展，推动了计算，存储和网络技术的创新[1]，[2]，[3]。The adoption of silicon for photonics is underpinned by sev- eral pivotal factors, with a notable emphasis on the high refrac- tive index contrast between silicon and silicon oxide, which allows strong light confinement and a compact waveguide footprint in the silicon-on-insulator (SOI) layer.此外，通过载体注入或提取产生的高速调节的可用性使硅光子学吸引了将切换元素嵌入路由/通信织物中的嵌入开关元素，从而带来了计算和连接的融合 - 在光学神经网络[4]，光学逻辑[4]等应用中。这些有利的特性通过固定的CMOS生态系统固有的制造过程进一步受益，CMOS生态系统可以很容易地用于硅PIC制造[6]，[7]。以及优势，Si-Photonics还带来了一些挑战。但是
QuiX 量子光子处理器
可重构性允许人们拨打任何所需的单元变换，并且是多用途前馈现场可编程门阵列 (FPGA) 的光学等效物。这是一种由客户或设计人员配置的逻辑组件组成的电子集成电路。可重构系统受益于这样一个事实：有限的资源集合可以随意重塑，从而减少工程费用并实现大规模定制。可重构性还通过实现冗余使系统更能抵御缺陷。此外，软件编程创造了自我修复的可能性并纠正制造错误。
用于多芯片 GPU 的晶圆光子网络
在过去十年中，图形处理单元 (GPU) 的进步推动了人工智能 (AI)、高性能计算 (HPC) 和数据分析领域的重大发展。要在这些领域中的任何一个领域继续保持这一趋势，就需要能够不断扩展 GPU 性能。直到最近，GPU 性能一直是通过跨代增加流式多处理器 (SM) 的数量来扩展的。这是通过利用摩尔定律并在最先进的芯片技术节点中使用尽可能多的晶体管数量来实现的。不幸的是，晶体管的缩放速度正在放缓，并可能最终停止。此外，随着现代 GPU 接近光罩极限（约 800 平方毫米），制造问题进一步限制了最大芯片尺寸。而且，非常大的芯片会导致产量问题，使大型单片 GPU 的成本达到不理想的水平。GPU 性能扩展的解决方案是将多个物理 GPU 连接在一起，同时向软件提供单个逻辑 GPU 的抽象。一种方法是在印刷电路板 (PCB) 上连接多个 GPU。由于提供的 GPU 间带宽有限，在这些多 GPU 系统上扩展 GPU 工作负载非常困难。封装内互连（例如通过中介层技术）比封装外互连提供更高的带宽和更低的延迟，为将 GPU 性能扩展到少数 GPU 提供了一个有希望的方向 [1]。晶圆级集成更进一步，通过将预制芯片粘合在硅晶圆上，为具有数十个 GPU 的晶圆级 GPU 提供了途径 [2]。不幸的是，使用电互连在长距离上以低功耗提供高带宽密度从根本上具有挑战性，从而限制了使用电中介层技术进行 GPU 扩展。在本文中，我们提出了光子晶圆网络 (NoW) GPU 架构，其中预先制造和预先测试的 GPU 芯片和内存芯片安装在晶圆级中介层上，该中介层通过光子网络层连接 GPU 芯片，同时将每个 GPU 芯片与其本地内存堆栈电连接，如图 1 所示。光子-NoW GPU 架构的关键优势在于能够在相对较长的晶圆级距离（高达数十厘米）内以低功耗实现高带宽密度。本文的目标是展示光子-NoW 的愿景
基于生物的光子和光子材料
在研究和工业量表上进行了广泛的研究和利用。但是，它们在光子技术中的使用非常有限。近年来，纳米和生物技术的发展已经开放了在广泛的应用中使用生物聚合物作为实际光子设备的可能性，尤其是针对基于蛋白质和多糖的生物聚合物。自然界研究最多的调查生物聚合物的病例之一是几丁质。几丁质是许多生物体的外骨骼，翅膀和细胞壁中存在的多糖（图1）。光学上，几丁质呈现一个同质反向指数（约1.55），在VIS中吸收过失。从现在开始的几十年后，该领域的开创性作品表明，几丁质形成了复杂的纳米结构，例如3D光子晶体[2]，该结构促进了基于这些结构的仿生设备的发展（图1）[3]。然而，尚未实现几丁质光子纳米结构的生长。尽管几丁素有趣的是，可能是研究最多的