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讲座 1. 主题介绍和简要历史。
讲座 1. 学科简介和简史。本课程的目的。非线性光学和量子光学的简要历史。它们是如何融合的。没有非线性光学的量子光学：原子和固态发射器。非线性光学基础：参数和非参数过程；非线性偏振；每模式平均光子数（亮度）。 1. 本课程的目的。本课程计划在非线性和量子光学的边界上。量子光学研究的光的量子态以及与光相关的量子信息技术中使用的光量子态大多是通过非线性光学效应产生的。例子有：纠缠光子对、单光子和通过“预示”制备的多光子态、压缩真空、压缩相干态。了解这些状态是如何产生的很重要。除了用于产生量子光的非线性光学方法外，还有用于检测量子光的方法，例如上转换。本课程面向已经学习过非线性光学甚至量子光学的人员，但如果有必要，我们将填补一些理解上的空白。（或者可能提出新的空白，这总是有用的。）将有 10 堂讲座，每两堂讲座后有一个问题课（由 Cameron Okoth 主持），其中的问题将与讲座内容密切相关。重点将放在实验和估算上。作为课程的一部分，我们将组织一次实验室参观，我们将展示谐波产生、和频产生、高增益参量下变频。所有这些都将很好地说明课程。2. 非线性和量子光学的简要并行历史。早期的频率转换实验。任何频率转换都是非线性效应。仅使用线性光学元件，您无法获得“从蓝色变为红色”或反之亦然，您无法改变光谱。从这个意义上说，荧光肯定是一种非线性效应，它从 19 世纪开始就为人所知，赫歇尔在 1845 年和斯托克斯在 1852 年分别进行了两次实验（图 1）。事实上，斯托克斯迈出的重要一步是他使用滤光片来选择激发辐射的短波长部分（教堂蓝玻璃只透射紫外线）和长波长荧光（葡萄酒不透射紫外线）。结论是荧光发生了红移。此外，1928 年通过实验发现的拉曼散射也是一种非弹性散射，可以用非线性光学的形式来处理。表征拉曼散射强度的拉曼张量与立方非线性磁化率一一对应。但传统上，只有 1961 年弗兰肯关于二次谐波产生的实验才被认为是非线性光学的开端。弗兰肯的实验 这个实验是在激光出现后才有可能的。第一台激光器（当时称为光学微波激射器）是由梅曼于 1960 年制造的，但 1961 年弗兰肯已经使用了商用脉冲红宝石激光器！当然，微波的非线性光学
用于量子工程的低温电子学
数千到数百万个敏感信号需要通过稀释制冷机的所有温度阶段进行传输，以操作由许多量子位组成的未来大规模量子处理器。导热同轴电缆数量的激增将超出制冷机的冷却能力，对量子核心造成不利影响。将控制电子设备降至低温允许使用现有的超导电缆，减轻低温阶段之间的热传导，并且似乎是实现操作量子位数可扩展性的明确途径。这项博士论文旨在探索在低温下将工业 CMOS 28nm 全耗尽绝缘体上硅 (FD-SOI) 技术用于量子计算应用。我们的第一个目标是将有关低温下 FD-SOI 28nm 晶体管的稀疏现有知识扩展到电路设计的实际方面，然后用于开发紧凑模型。为了加快对具有长达一小时的固有冷却周期的单个器件的表征，我们设计了一个集成电路，该集成电路多路复用了数千个具有不同几何形状和栅极堆栈类型的晶体管，用于低频测量电流-电压特性和从 300 到 0.1K 的配对分析。我们讨论并分析了不同温度下电路设计中重要量的变化趋势，例如跨导、电导和单个晶体管的跨导与漏极电流比。其次，我们探索了半导体量子器件与经典电子器件的低温共积分和全片上集成，旨在实现低至毫开尔文范围的特定测量。我们首先通过设计和表征低功耗跨阻放大器 (TIA) 来关注量子点器件的亚纳安电流测量。高增益放大器成功应用于测量单量子点和双量子点器件的电流，这些器件分别通过引线键合几毫米或片上集成几微米。为了进一步利用集成到同一基板的优势，我们将 GHz 范围的压控振荡器连接到双点的其中一个栅极，以尝试观察完全集成设备中的离散电荷泵。最后，我们提出了一种新的测量方案，利用低温电子学功能作为众所周知的反射测量法的替代方案，解决了单个量子器件栅极电容的测量问题。通过在 200 MHz 范围内集成电压控制电流激励和电压感应放大器，两者都靠近连接到 LC 槽的量子器件，器件电容变化的读出电路变成纯集总元件系统，具有谐振电路的阻抗测量，而没有任何像反射法中那样的波传播。这种方法增加了测量装置的简单性和紧凑性。我们甚至用由晶体管和电容器组成的有源电感器取代了反射法中使用的笨重无源电感器，在相同电感下面积降低了 3 个数量级，从而提供了更好的可扩展性。由此产生的电路成功测量了 4.2K 下纳米晶体管的 aF 电容变化，揭示了栅极电容中随栅极和背栅极电压而变化的振荡量子效应。在这篇论文的最后，给出了一幅与电路架构和设计相关的挑战的图景，最终目标是进入大规模量子处理时代。
使用PWM转换器的通用电动车辆充电器
1名学生，2名学生，3名学生，4位助理教授，1,2,3,4电气工程系1,2,3,4 Gramin技术与管理校园，NANDED，印度，摘要：由于需求的增长，电动汽车（EVS）日益严重。 在EVS中，需要进行广泛的研究，以替代石油和其他燃料的替代品。 与燃烧引擎车相比，电动汽车在提供舒适性和效率方面取得了成功，但电动汽车仍然需要注意电动汽车的充电。 电动汽车的充电时间更长，每个制造公司都有不同的电池布置，因此充电器的评级不同。 我们提出了设计通用系统，用于使用脉冲宽度调制，以用于电池充电。 我们正在对“ PWM控制的通用电动汽车电池充电器”开发MATLAB模拟。 提议的系统将足够聪明，可以识别电动电动电气电池的电压额定值。 识别电池PWM受控电池充电器后，将在最短时间内为电动汽车电池充电。 该系统将在电动汽车研究领域发挥重要作用。 索引项 - MATLAB模拟。 引言电动汽车（EV）的基础设施随着电动汽车市场的增长而变得重要。 两个主流电荷连接器协议是充电DE移动（Chademo）和联合充电系统（CCS），它们具有不同的电池电压范围。 通用充电器的 DC/DC转换器需要在整个输出电压范围内实现高效率。1名学生，2名学生，3名学生，4位助理教授，1,2,3,4电气工程系1,2,3,4 Gramin技术与管理校园，NANDED，印度，摘要：由于需求的增长，电动汽车（EVS）日益严重。在EVS中，需要进行广泛的研究，以替代石油和其他燃料的替代品。电动汽车在提供舒适性和效率方面取得了成功，但电动汽车仍然需要注意电动汽车的充电。电动汽车的充电时间更长，每个制造公司都有不同的电池布置，因此充电器的评级不同。我们提出了设计通用系统，用于使用脉冲宽度调制，以用于电池充电。我们正在对“ PWM控制的通用电动汽车电池充电器”开发MATLAB模拟。提议的系统将足够聪明，可以识别电动电动电气电池的电压额定值。识别电池PWM受控电池充电器后，将在最短时间内为电动汽车电池充电。该系统将在电动汽车研究领域发挥重要作用。索引项 - MATLAB模拟。引言电动汽车（EV）的基础设施随着电动汽车市场的增长而变得重要。两个主流电荷连接器协议是充电DE移动（Chademo）和联合充电系统（CCS），它们具有不同的电池电压范围。DC/DC转换器需要在整个输出电压范围内实现高效率。通常，Chademo覆盖了最高500 V的相对低压电池，CCS覆盖了最高950 V的高压电池。要与所有EVS兼容，以适应Chademo或CCS，需要开发一个覆盖电池电压极广泛的通用EV充电器。src由于其较大的磁性电感而导致其循环损失较小，导致在谐振频率下的效率较高，但是，SRC仅提供降低电压转换率，而LLC转换器达到了启动频率的增益，而当切换频率变小时，则在较小的情况下，由于循环的循环量是在交付的方面，并且在ersonant consection中存储了这些方面，并且在这些方面取得了循环范围，而这些方面是在这些方面取得的范围，而这些方面是在这些方面取得的范围，而这些循环均可在这些方面取出，而这些均可在这些方面取得了进出，而这些转换率是在这些方面的转换，则可以在这些方面取得了进出，而这些转换率是在这些方面的转换，而这些均可依次，而循环均可置换。请注意，SRC的循环电流较小，但增益范围也有限。因此，如果在SRC中可以实现更广泛的增益，则有可能同时具有较小的循环电流和广泛的增益。由于这些原因，已经有几种方法可以为SRC提供更广泛的收益。第一种方法是脉冲宽度调制（PWM）调整的谐振转换器。在这种方法中，PWM信号引起的增强周期会增强谐振电流，从而使谐振转换器可以实现增益。这样做，可以通过较窄的开关频率范围覆盖各种电压转换比。可以通过较窄的开关频率范围降低磁性组件的尺寸。唯一的问题是当需要高增益时，共振电流的峰值很大。第二种方法是一种拓扑化技术。谐振电流的大峰会引起大的RMS电流，并导致增强开关损失。在这种方法中，控制某个开关组件以重新配置逆变器或整流器结构。例如，通过完全打开开关，全桥逆变器也可以用作半桥逆变器。
医疗领域的3D打印ppt
光学通信集成电路的设计涉及各种技术，以提高性能，鲁棒性和功率效率。本文讨论了使用不同拓扑结构的无电感器，可变带宽和功率可观的光接收器前端的发展。它突出了校准时钟和数据恢复系统以最大程度地减少能息影响的重要性。该设计还提出了在65 nm CMOS工艺中制造的高增益宽带逆变器的cascode变速器放大器。多个带宽增强技术用于改善放大器的性能。此外，本文提出了一种低功率医疗设备和高通用性电子设备，该设备几乎没有功耗。20-Gb/s时钟和数据恢复电路的设计结合了用于低功率耗散的高速操作的注射锁定技术。频率监控机制可确保VCO固有频率和数据速率之间的密切匹配。此外，该文章介绍了在0.13 UM CMOS过程中制造的10 GB/S爆发模式变速器放大器（BMTIA），该过程已用于被动光网（PONS）中的爆发模式接收器。SIGE BICMOS中155-MB/S-4.25-GB/S激光驱动器的设计可在具有分段的驱动器切片方案的广泛调制电流上保持动态性能。CDR IC具有添加的Demux功能，并在尖端生产技术中实现。通过引用有关该主题的著名论文和书籍，讨论了硅光子学的最新进展。B.最后，本文讨论了CMOS光学收发器的设计，该收发器符合IEEE802.3AH PX20标准的规格，并在/SPL PlusMn/0.4 DBM和/splplusmn/0.6 db中成功抑制了宽度从-40到100/spl spl deg/c/c。第一本关于可编程光子学的全面书籍提供了对基本原理，架构和潜在应用的深入概述。几项重要的研究表明，用于深度学习，量子信息处理和其他用途的大规模可编程光子电路。最近的一项研究提出了基于氮化硅波导的8×8可编程量子光子处理器，表现出低光损失，对单个光子上的线性量子操作有吸引力（Taballione等，2018）。这项成就引发了人们兴趣探索可编程光子电路处理微波信号的功能。研究人员在开发通用离散的傅立叶光子光子集成电路架构（Hall＆Hasan，2016），玻璃芯片上可重构的光子学（Dyakonov等，2018）和光学处理器实现的神经网络（Shokraneh等人，2019年）方面取得了重大进展。这些进步为创新应用打开了大门，例如具有DSP级灵活性和MHz波段选择性的光子RF过滤器（Xie等，2017）。大规模硅量子光子学的发展也使实施了任意的两Q量处理（Qiang et al。，2018）和具有集成光学的多维量子纠缠（Wang等，2018）。pai，S。等。IEEE J. SEL。IEEE J. SEL。此外，还使用可重构光子电路来生成，操纵和测量纠缠和混合物（Shadbolt等，2012）。此外，研究的重点是使用纯正的可编程网格（Annoni等，2017）进行解散光，并实施了综合透明检测器，这些透明检测器可以测量光强度而不诱导额外的光损失。这些可编程光子电路中的这些进步为量子计算，电信及以后的创新应用铺平了道路。任意前馈光子网络的并行编程。顶部。量子电子。25，6100813（2020）。 Reck，M.，Zeilinger，A.，Bernstein，H。J. ＆Bertani，P。任何离散统一操作员的实验实现。 物理。 修订版 Lett。 73，58–61（1994）。库ADS CAS CAS PubMed Google Scholar Wang，M.，Alves，A。R.，Xing，Y。 ＆Bogaerts，W。耐受性，宽带可调2×2耦合器电路。 选择。 Express 28，5555–5566（2020）。插图广告PubMed Google ScholarPérez-López，D.，Gutierrez，A.M.，Sánchez，E. 使用双驱动方向耦合器的集成光子可调基本单元。 选择。 Express 27，38071（2019）。插图广告PubMed Google Scholar Choutagunta，K.，Roberts，I.，Miller，D。A. ＆Kahn，J。M.在直接检测模式 - 划分链接链路上适应Mach-Zehnder网状均衡器。 J. 光。 技术。 38，723–735（2020）。插图广告Google Scholar Miller，D。A. J. Opt。 Soc。25，6100813（2020）。Reck，M.，Zeilinger，A.，Bernstein，H。J. ＆Bertani，P。任何离散统一操作员的实验实现。 物理。 修订版 Lett。 73，58–61（1994）。库ADS CAS CAS PubMed Google Scholar Wang，M.，Alves，A。R.，Xing，Y。 ＆Bogaerts，W。耐受性，宽带可调2×2耦合器电路。 选择。 Express 28，5555–5566（2020）。插图广告PubMed Google ScholarPérez-López，D.，Gutierrez，A.M.，Sánchez，E. 使用双驱动方向耦合器的集成光子可调基本单元。 选择。 Express 27，38071（2019）。插图广告PubMed Google Scholar Choutagunta，K.，Roberts，I.，Miller，D。A. ＆Kahn，J。M.在直接检测模式 - 划分链接链路上适应Mach-Zehnder网状均衡器。 J. 光。 技术。 38，723–735（2020）。插图广告Google Scholar Miller，D。A. J. Opt。 Soc。Reck，M.，Zeilinger，A.，Bernstein，H。J.＆Bertani，P。任何离散统一操作员的实验实现。物理。修订版Lett。 73，58–61（1994）。库ADS CAS CAS PubMed Google Scholar Wang，M.，Alves，A。R.，Xing，Y。 ＆Bogaerts，W。耐受性，宽带可调2×2耦合器电路。 选择。 Express 28，5555–5566（2020）。插图广告PubMed Google ScholarPérez-López，D.，Gutierrez，A.M.，Sánchez，E. 使用双驱动方向耦合器的集成光子可调基本单元。 选择。 Express 27，38071（2019）。插图广告PubMed Google Scholar Choutagunta，K.，Roberts，I.，Miller，D。A. ＆Kahn，J。M.在直接检测模式 - 划分链接链路上适应Mach-Zehnder网状均衡器。 J. 光。 技术。 38，723–735（2020）。插图广告Google Scholar Miller，D。A. J. Opt。 Soc。Lett。73，58–61（1994）。库ADS CAS CAS PubMed Google Scholar Wang，M.，Alves，A。R.，Xing，Y。 ＆Bogaerts，W。耐受性，宽带可调2×2耦合器电路。 选择。 Express 28，5555–5566（2020）。插图广告PubMed Google ScholarPérez-López，D.，Gutierrez，A.M.，Sánchez，E. 使用双驱动方向耦合器的集成光子可调基本单元。 选择。 Express 27，38071（2019）。插图广告PubMed Google Scholar Choutagunta，K.，Roberts，I.，Miller，D。A. ＆Kahn，J。M.在直接检测模式 - 划分链接链路上适应Mach-Zehnder网状均衡器。 J. 光。 技术。 38，723–735（2020）。插图广告Google Scholar Miller，D。A. J. Opt。 Soc。73，58–61（1994）。库ADS CAS CAS PubMed Google Scholar Wang，M.，Alves，A。R.，Xing，Y。＆Bogaerts，W。耐受性，宽带可调2×2耦合器电路。选择。Express 28，5555–5566（2020）。插图广告PubMed Google ScholarPérez-López，D.，Gutierrez，A.M.，Sánchez，E.使用双驱动方向耦合器的集成光子可调基本单元。选择。Express 27，38071（2019）。插图广告PubMed Google Scholar Choutagunta，K.，Roberts，I.，Miller，D。A.＆Kahn，J。M.在直接检测模式 - 划分链接链路上适应Mach-Zehnder网状均衡器。J.光。技术。38，723–735（2020）。插图广告Google Scholar Miller，D。A. J. Opt。 Soc。38，723–735（2020）。插图广告Google Scholar Miller，D。A.J. Opt。Soc。B.使用自配置网络分析和生成多模光场。Optica 7，794–801（2020）。插图广告Google Scholar Morizur，J.-F。等。可编程的统一空间模式操作。am。A 27，2524（2010）。插图广告Google Scholar Labroille，G。等。基于多平面光转换的高效和模式选择性空间模式多路复用器。选择。Express 22，15599–15607（2014）。饰物ADS PubMed Google Scholar Tanomura，R.，Tang，R.，Ghosh，S.，Tanemura，T。＆Nakano，T。使用多层方向耦合器使用多层方向性耦合器。J.光。技术。38，60–66（2020）。库ADS CAS Google Scholar Miller，D。A. B. 设置干涉仪的网格 - 反向局部光干扰方法。 选择。 Express 25，29233（2017）。库ADS CAS CAS Google Scholar Li，H。W.等。 校准和量子光子芯片的高保真度测量。 新J. Phys。 15，063017（2013）。插图广告Google Scholar Cong，G。等。 通过细菌觅食算法对通用硅光子电路进行任意重新配置，以实现可重新配置的光子数字到Analog转换。 选择。 Express 27，24914（2019）。库ADS CAS CAS PubMed Google ScholarPérez，D。等。 多功能硅光子信号处理器核心。 nat。 社区。 8，1–9（2017）。 此外，传统的CMOS制造方法和材料的使用导致了300mm硅光子学的重大发展（Baudot等，2017）。38，60–66（2020）。库ADS CAS Google Scholar Miller，D。A.B.设置干涉仪的网格 - 反向局部光干扰方法。选择。Express 25，29233（2017）。库ADS CAS CAS Google Scholar Li，H。W.等。校准和量子光子芯片的高保真度测量。新J. Phys。15，063017（2013）。插图广告Google Scholar Cong，G。等。 通过细菌觅食算法对通用硅光子电路进行任意重新配置，以实现可重新配置的光子数字到Analog转换。 选择。 Express 27，24914（2019）。库ADS CAS CAS PubMed Google ScholarPérez，D。等。 多功能硅光子信号处理器核心。 nat。 社区。 8，1–9（2017）。 此外，传统的CMOS制造方法和材料的使用导致了300mm硅光子学的重大发展（Baudot等，2017）。15，063017（2013）。插图广告Google Scholar Cong，G。等。通过细菌觅食算法对通用硅光子电路进行任意重新配置，以实现可重新配置的光子数字到Analog转换。选择。Express 27，24914（2019）。库ADS CAS CAS PubMed Google ScholarPérez，D。等。多功能硅光子信号处理器核心。nat。社区。8，1–9（2017）。 此外，传统的CMOS制造方法和材料的使用导致了300mm硅光子学的重大发展（Baudot等，2017）。8，1–9（2017）。此外，传统的CMOS制造方法和材料的使用导致了300mm硅光子学的重大发展（Baudot等，2017）。单层整合的多层硅二硅硅波导平台的最新进展已使三维光子电路和设备的开发（Sacher等，2018）。AIM Photonics MPW已成为一种高度可访问的技术，用于快速的光子综合电路（Wahrenkopf等，2019）。此外，具有紧凑的平面耦合器，跨言式缓解和低跨界损失的多平面无定形硅光子的发展进一步扩大了光子整合电路的能力（Chiles等，2017）。在热控制方面，已经提出了对硅光子电路的热控制的各种加热器架构，包括用于CMOS兼容的硅热硅热电器（Van Campenhout等，2010）的NISI波导加热器（Van Campenhout等，2010），并取消热跨与光的跨核电效应，对光电综合通道效应（MilanizaDeh et al。）。电流效应也在硅中进行了研究，并在光学调节剂中进行了重要应用（Reed等，2010）。此外，用于集成光子学的硅氧核平台的开发使创建具有降低光学损失的光子设备（Memon等，2020）。压电调谐的氮气环谐振器也已被证明，并具有潜在的光子整合电路中的应用（Jin等，2018）。此外，使用压电铅锆钛酸钛酸盐（PZT）薄膜开发了应力调节剂，从而可以创建可调光子设备（Hosseini等，2015）。Wuttig等。派兰多·赫兰兹（Errando-Herranz）等。Quack等。使用液晶壁板还可以广泛调整硅在隔离器环谐振器中，并具有潜在的光子整合电路中的应用（De Cort等，2011）。此外，使用具有液晶浸润的SOI插槽波导开发了数字控制的相变，从而可以创建可调光子设备（Xing等，2015）。最后，在硅硅酸盐和纳米结构的钛酸钡中已证明了大型的效应，并在光子综合电路中具有潜在的应用（Abel等，2019）。开发了用于非易失性光子应用的相变材料。研究了启用MEMS的硅光子集成设备和电路。研究了启用了MEMS硅光子集成设备和电路的性能。通过通用可编程光子电路降低原型光子应用的成本是一个不断增长的领域。几项研究探索了这些电路在各个领域的潜力，包括硅光子系统和IIII-V-ON-ON-ON-ON-ON-ON-ON-ONICON整合。研究人员一直在开发技术，例如用于控制大型硅光子电路的热光相变，以及用于硅光子平台中高速光学互连的活性组件。这些进步可能有可能使创建更有效，更可扩展的光子系统。此外，研究还研究了III-V材料在硅底物上的整合，这可能会导致改善的性能和降低光子学应用的成本。研究人员还一直在探索通过创新来提高光学互连效率的方法，例如基于转移打印的III-V-n-Silicon分布式反馈激光器的集成。最近的工作集中在开发可编程的光子电路上，这些电路可以针对不同的应用进行重新配置，从而有可能减少原型制作所需的成本和时间。这些电路可用于各种光子系统，从高速光学互连到量子技术。还研究了这些发展的经济可行性，研究人员探索了通过使用通用可编程光子电路来降低成本的方法。此外，一些研究已经深入研究了新的应用，例如全光信号处理和光学证明，突出了各个领域的光子学的巨大潜力。改写文本：对光子相关的研究论文的调查和来自信誉良好的来源的文章揭示了对微波信号处理的可编程光子组件的重视。值得注意的是，最近的研究集中在使用集成波导网格的可重构光学延迟线和真实时延迟线的发展。此外，人们对无线电纤维技术，激光雷达系统体系结构和量子计算应用的兴趣越来越大。光子学与其他技术的整合已导致在诸如光谱传感，激光多普勒振动法和光束束成形和转向等领域的显着进步。尽管最初令人兴奋，但身体和经济因素阻碍了进步。此外，对光子生物传感器，硅光子电路和六束同伴激光多普勒振动的研究表明，在各种应用中的准确性和效率提高了潜力。最近的研究还强调了可编程超导处理器和量子机学习算法的重要性。已经探索了使用集成波导网格的可重构光学延迟线和真实时延迟线的开发，重点是提高信号处理能力。用于光谱传感的硅光子电路和六光同源性激光多普勒振动法在各种应用中显示出令人鼓舞的结果。量子计算研究继续前进，最近的研究表明使用可编程超导处理器进行量子至上。光子学与其他技术的集成为改进信号处理，传感和计算功能开辟了新的可能性。Ivan P. Kaminow的2008年Lightwave Technology Journal of Lightwave Technology文章重点介绍了自1969年以来光学综合电路的希望。最近的商业发展可能标志着光子摩尔定律曲线的开始。关键里程碑包括从可见的LED到III-V光子综合电路（图片）的过渡。审查了显着的进步，例如大规模INP发射器和接收器图片，速度高达500 GB/s和1 TB/s。此外，自从CMOS晶圆晶片级集成以来，硅光子电路包装已显着改善。专家通过通用的基础方法预测了微型和纳米光子学的革命，与三十年前的微电子中类似创新的影响相呼应。硅光子学有望为从电信到生物医学领域的各种应用提供低成本的光电溶液。