光脉冲成型是超快光学,射频光子和量子通信的强大技术。现有系统依赖于带有平面波导段的批量光学元件或集成平台进行空间分散,但它们在实现填充器(少量或sub-GHz)频谱控制方面面临限制。这些方法需要相当大的空间,或者在组装以实现实现分辨率的情况下,从预测的相误差和光损失中进行了措施。解决这些挑战时,我们使用具有内联相位控制和高光谱分辨率的微波炉过滤器库提出了铸造式六通道硅光子塑造器。利用现有的基于梳子的光谱技术,我们设计了一个新型系统来减轻热串扰并实现我们的芯片上塑形器的使用。我们的结果表明,在3、4和5 GHz的可调通道间距上,塑形器能够在六个梳子线上相同的能力。特别是在3 GHz通道间距下,我们展示了时间域中的任意波形的产生。这种可扩展的设计和控制方案有望满足未来对高精度光谱塑形功能的需求。
不断增长的全球能源需求与资源和空间限制相结合,需要增强结晶硅太阳能电池,这是当前的主要太阳能技术。但是,由于他们开始接近理论效率限制,他们的效率仅在最近20年中逐渐提高。主要损失的来源是热化,其中超过硅吸收的带隙的能量是热量的。有机分子中的单线激子裂变已被提出以减少这些损失。通过使有机层吸收高能光,并将从单裂裂变过程产生的三重态激子转移到硅中,该光谱区域中的光电流可以增加一倍,从而将效率从传统限制提高的29.4%提高到42%。
该博士项目将与意法半导体密切合作,意法半导体多年来一直致力于硅光子平台光子集成电路的开发。该项目的目标是与 STM 一起开发集成到光子芯片中用于人工智能应用的有源光学元件。这些元件和电路将在都灵理工大学和 STM(意大利卡斯特莱托基地)的团队中建模和设计;在 STM(法国克罗尔基地)制造,并在 STM 和都灵理工大学实验室进行测试。因此,该研究项目涵盖了不同的方面:理论和建模、设计、制造和测试。博士生将参与所有这些步骤,并将在卡斯特莱托(意大利)和克罗尔(法国)基地的 STM 上度过一段时间。具体来说,研究活动将涵盖:- 硅光子高速低功耗的设计、制造和测试
简介。利用互补的金属 - 氧化物 - 溶剂导体(CMOS)工业的发达过程,硅光子电路,这些电路融合了各种光学组件,包括高效的光栅耦合器,高响应速度 - 速度速度光电探测器,以及优秀的调制器[1-3],现在已广泛使用和使用。但是,缺乏高性能激光是进一步开发硅光子平台的主要瓶颈。直接伴侣III – V半导体是实现实用和紧凑的光源但不容易集成在硅上的有前途的候选者。探索了几种使用应变 - 释放的缓冲层[4-11]的III – V材料的直接键盘,传输印刷和直接整体外观的方法[4-11]来实现这一目标,但都有其局限性。新颖的纳米ridge
光子晶体腔 (PhCC) 可以将光场限制在极小的体积内,从而实现高效的光物质相互作用,以实现量子和非线性光学、传感和全光信号处理。微制造平台固有的纳米公差可能导致腔谐振波长偏移比腔线宽大两个数量级,从而无法制造名义上相同的设备阵列。我们通过将 PhCC 制造为可释放像素来解决此设备可变性问题,这些像素可以从其原生基板转移到接收器,在接收器中有序的微组装可以克服固有的制造差异。我们在一次会话中演示了 119 个 PhCC 中的 20 个的测量、分箱和传输,产生了空间有序的 PhCC 阵列,21 按共振波长排序。此外,设备的快速原位测量首次实现了 PhCC 对打印过程的动态响应的测量,在几秒到 24 小时的范围内显示出塑性和弹性效应。25
光学微/纳米纤维(MNFS)从二氧化硅纤维中锥形锥度具有有趣的光学和机械性能。最近,具有相同几何形状的MNF阵列或MNF吸引了越来越多的关注,但是,当前的制造技术一次只能吸引一个MNF,具有低绘图速度(通常为0.1 mm/s),并且用于高级控制的复杂过程,从而使其在制造多个MNF方面无效。在这里,我们提出了一种平行制作方法,以同时绘制具有几乎相同几何形状的多个(最多20)MNF。对于大于500 nm的纤维直径,在1550 nm波长下,所有AS绘制MNF的光学透射率超过96.7%,直径偏差在5%以内。我们的结果为MNF的高产量制造铺平了一种方法,该方法可能从基于MNF的光学传感器,光学操作到纤维芯片互连。
摘要 - 由于他们的第一个演示,基于石墨烯的硅波导调制器已演变为在未来的光学互连中采用非常有吸引力的设备。在本文中,我们首先回顾了基于石墨烯的强度调节剂的最先进。考虑了两种重要的设备配置:一种使用单个石墨烯层,通过硅波导本身偏置,另一个使用两个石墨烯层的电容堆栈,可以集成在被动硅和氮化硅波导中。我们还讨论了我们最近在CMOS试点线上完全制造此类设备的工作。在下一节中,我们回顾基于石墨烯的相位调节器。再次,我们比较了两种类型的调节器,涉及单个或双石墨烯层堆栈。此外,我们还提出了新的结果,将集成在标准带状波导上的调节器与集成在插槽波导上的调节器进行比较,从而使光场更加限制。最后,我们基于模拟结果总结了我们的发现以及现场和前景。索引项 - 准烯,调节剂,硅光子学。
摘要 - 由于他们的第一个演示,基于石墨烯的硅波导调制器已演变为在未来的光学互连中采用非常有吸引力的设备。在本文中,我们首先回顾了基于石墨烯的强度调节剂的最先进。考虑了两种重要的设备配置:一种使用单个石墨烯层,通过硅波导本身偏置,另一个使用两个石墨烯层的电容堆栈,可以集成在被动硅和氮化硅波导中。我们还讨论了我们最近在CMOS试点线上完全制造此类设备的工作。在下一节中,我们回顾基于石墨烯的相位调节器。再次,我们比较了两种类型的调节器,涉及单个或双石墨烯层堆栈。此外,我们还提出了新的结果,将集成在标准带状波导上的调节器与集成在插槽波导上的调节器进行比较,从而使光场更加限制。最后,我们基于模拟结果总结了我们的发现以及现场和前景。索引项 - 准烯,调节剂,硅光子学。
项目名称 用于传感和光学互连的硅光子集成电路 负责人 曾汉基教授(电子工程系) 工学院院长、伟伦电子工程学教授 成员 易丹博士 博士(电子工程),2022 年 陈吴大卫博士 博士(电子工程),2023 年 周学桐博士 博士(电子工程),2023 年 项目描述 本项目旨在开发下一代硅光子集成电路技术,该技术可以提高系统性能,使其超越纯微电子集成电路所能达到的水平。 该团队的核心专业知识是硅光子学,这是中大二十多年的研究成果。作为亚洲最早开发硅光子学的团队之一,该团队拥有一些最先进的硅光子设计,可用于提高通讯设备、3D 成像和量子信息系统的性能。遵循微电子行业无晶圆厂设计业务模式的成功范例,我们将专注于设计,同时利用现有的代工厂制造光子集成电路 (PIC)。该团队将构建子系统,用作其他公司生产的产品的核心组件。他们的产品将包括用于数据中心互连的基于硅光子的 1.6 和 3.2 TbE 光学引擎,以及用于医疗设备和工业计量的小型手持式光学相干断层扫描 (OCT) 成像系统。创始成员包括电子工程系的曾汉基教授、易丹博士、陈吴博士和周学桐博士。曾汉基教授是工程学院院长和伟伦电子工程教授,在硅光子学方面拥有超过 23 年的研发经验,包括成功将新产品推向市场。易丹博士于 2022 年获得中大博士学位,并荣获工程学院最佳论文奖。 David WU Chan 博士于 2023 年获得博士学位,并开发出最先进的工作速度超过 400Gb/s 的硅调制器。周学桐博士于 2023 年获得博士学位,并开发出最先进的先进光纤到芯片接口,该接口可提供同类最佳的性能,具有高耦合效率(耦合损耗小于 0.9dB)和宽工作带宽。