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特刊 - 硅光子综合电路
硅光子综合电路的领域在近几十年来取得了显着的进步，为高带宽通信，量子信息处理，芯片上的实验室，芯片尺度激光和未来的光学加速器提供了创新的解决方案。CMOS集成，材料改进和芯片激光器的关键发展已推动了该领域的前进。同时，仍然存在重大挑战，包括热管理，可伸缩性，功耗和成本。解决这些问题对于释放硅光子学的全部潜力至关重要。通过确定这些挑战和障碍，我们希望在这些关键领域的下一代硅光子生态系统中刺激进一步的研究。本期特刊旨在编制贡献，以突出各种应用程序中硅光子学的进步和持续的挑战。我们欢迎研究和审查文章。
327 Gbps Thz硅光子光子互连与子弯曲
在Terahertz（THZ）频段的微型光子设备设想，可以为计算和未来无线通信的数据传输能力和集成密度带来显着增强。宽带硅波引物技术已不断成熟，以推动低损坏平台的集成解决方案。然而，在实现弯曲引起的损失和模式失真引起的弯曲程度不同的紧凑型波形平台时面临挑战。在这里，我们演示了用于多层芯片传输的多个弯曲的光子晶体波导平台。我们的硅互连设备表现出优化的弯曲半径与自由空间波长比为0.74，没有信号失真和透射带宽为90 GHz，代表355 GHz时的25.4％分数带宽。宽带波导互连通过通过多个载体发送复杂的调制数据来实现327 Gbps的汇总数据传输速率。这项工作增强了未来子孙后代的THZ光子集成电路的开发，高数据速率互连和无线通信，范围从第六到X代（6G到XG）。
使用二氧化钒的超高耐力硅光子记忆
JuanJoséSeoane1，Jorge Parra 1，Juan Navarro-Arenas 1,2，María床3，Koen Schouteden 3，Jean Pierre Locquet 3和Pablo Sanchis 1*
DNA折纸定向集成胶体纳米光子材料与硅光子学
将胶体量子发射器确定性地整合到硅基光子器件中将推动量子光学和纳米光子学的重大进展。然而，将 10 纳米以下的粒子以纳米级精度精确定位到微米级光子结构上仍然是一项艰巨的挑战。在这里，我们引入了腔形调制折纸放置 (CSMOP)，它利用 DNA 折纸的形状可编程性，选择性地将胶体纳米材料沉积在光刻定义的光刻胶腔内，这些光刻胶腔被图案化到任意光子器件上，具有高产量和方向控制。软硅化钝化可稳定沉积的折纸，同时保留其空间可编程的 DNA 杂交位点，从而实现等离子体金纳米棒 (AuNR) 和半导体量子棒 (QR) 的位点特异性附着。这分别提供了对光散射和发射偏振的控制，并在氮化硅波导、微环谐振器和靶心腔内确定性地集成了单个 QR。因此，CSMOP 为胶体纳米材料集成到光子电路中提供了一个通用平台，具有为量子信息科学和技术提供强大推动力的广阔潜力。
硅光伏，一种低成本的月球发电技术
受低地球轨道星座和高空平台站 (HAPS) 的推动，太空光伏电力需求正在大幅增长，从数量和成本要求方面彻底改变了游戏规则。将地面光伏技术应用于太空似乎是解决这些工业和经济挑战的潜在解决方案。在架构方面，地面 PVA 使用单个前板覆盖嵌入粘合膜的几串电池，并通过层压一步组装而成。这种方法在工业上已经成熟，可抑制静电放电 (三相点) 的风险，并与多种材料和太阳能电池技术兼容：合格的 III-V [2]、商用现货 (COTS) 硅和新兴的钙钛矿。此外，这种方法为提高比功率 (W/m 2 ) 提供了空间，如地面光伏所示，据报道，电池与模块的效率比超过 90%。在材料方面，只要能找到性能妥协，就非常有望引入 COTS 组件。从这个意义上讲，辐射和热循环是选择过程中的关键老化测试。本文介绍了电子 COTS Si 电池辐射（1MeV）和层压 Si PVA 试样（- 140/+140 °C）热循环的实验结果。将利用电池互连行为的热机械模拟见解分析 Si PVA 热循环的实验结果。精心设计和选择 COTS Si PVA 组件可使 LEO 的 EOL AM0 效率达到 10-14% 的范围，迄今为止在约 2000 次循环中表现出稳定的性能；我们将讨论改进途径。
使用集成硅光子卷积处理器
光子整合电路是多模式光谱感觉系统的微型化解决方案。多模式光谱感官数据很复杂，具有较大的冗余性数据量，因此需要与高通信功率消耗相关的高通信带宽才能传输感官数据。为了规避这种高通信成本，光子传感器和处理器被带入亲密关系，并使用集成的硅光子卷积处理器提出了光子多模式内传感器计算系统。微区谐振器横梁阵列用作使用5位精度实现卷积操作的光子处理器，并通过图像边缘检测任务验证。证明了多模式光谱感觉数据的原位处理，进一步将处理器与光子光谱传感器整合在一起，从而实现了不同温度下不同类型和浓度的蛋白质种类的分类。在45个不同类别中，分类精度为97.58％。多模式内传感器计算系统展示了整合光子处理器和光子传感器以增强边缘光子设备的数据处理能力的可行性。
膜激光和硅光子学融合技术的研究
K. Kobayashi，K。Utaka，Y。Abe和Y. Suematsu，“ CW运行1.5〜1.6M波长GainASP/INP掩埋 - 异位结构集成了带有分布的Bragg反射器的双向旋转激光器，” Electron，Electron。Lett。，卷。 17，否。 11，pp。 366-368，1981。Lett。，卷。17，否。11，pp。366-368，1981。
朝硅光子学4.0
• Most manufacturing and product companies in the field of silicon photonics are US based or SE/E-Asia based • The EU has very strong R&D players in silicon photonics • India is building up strong R&D capacity in silicon photonics • The field is diversifying quickly (new materials, technologies, markets) • The diversity will bring opportunities for both EU and India • Cooperation may be key in this context
56GBPS CPO 硅光子收发器...
卫星串行链路用于更高的数据吞吐量和更高频率的电信有效载荷，这需要更多地使用机载计算机处理，因此光学互连成为卫星上数字有效载荷的首选解决方案。特别是，数据速率的增加加剧了与电气域互连相关的挑战，其中传输距离随着比特率的增加而显著缩短。这既限制了 ASIC 的 SerDes 通道的覆盖范围，也导致需要更复杂的调制格式和更多的 DSP，这两者都会导致功耗增加。光学互连还受益于重量减轻和对 EMI 的免疫力。到目前为止，卫星有效载荷的光学收发器一直专注于基于中板 VCSEL 的技术，第一代收发器的速度为 12.5 Gb/s 1 已在轨道上演示，第二代设备的目标是 25 Gb/s，预计将在下一步演示。然而，与地面数据中心的趋势类似，数据速率现在正在增加到对直接调制 VCSEL 具有挑战性的水平，而转向 O 波段和 C 波段更常见的通信波长也带来了许多优势。共封装光学器件 (CPO) 是地面数据中心应用的新兴标准，有机会为卫星有效载荷采用类似的架构。CPO 的目标是将光收发器集成到非常靠近功能性 ASIC/FPGA 的位置，从而能够使用功率较低的短距离 SerDes 并促进更高数据速率的传输，同时保持信号完整性并减轻 EMI 效应。通过 ESA 合同“ProtoBIX”，MBRYONICS 和 imec 正在开发一种基于硅光子的收发器，该收发器从头开始设计，用于部署在卫星有效载荷上。共封装方法采用单独的 Rx 和 Tx 光子集成电路 (PIC)，以实现电吸收调制器 (EAM) 和光电二极管 (PD) 的高性能。 EAM 的优势在于它们比环形调制器具有更大的光带宽，而且与基于环形谐振器的设计相比，它们不需要波长调谐。Tx 和 Rx PIC 在 imec 的 iSiPP200 平台上制造，而定制的抗辐射调制器驱动器则在 IHP SG13RH SiGe BiCMOS 工艺 2 上设计和制造。收发器使用 NRZ 调制时的数据速率为每通道 56 Gb/s。通过详细分析，NRZ 格式被选为最有前景的格式，因为它允许使用直接驱动概念，其中 ASIC/FPGA SerDes 驱动调制器驱动器并消除了 CDR 和重定时，同时也消除了对 DSP 的需求。此外，与 56 GBd NRZ 相比，28 GBd PAM4 所需的线性度会导致显著的功率损失。