FITEE 2019-2020专题速递 | 光电子器件与集成（2019，No. 4，陈良惠院士）

Original 编辑部信息与电子工程前沿FITEE

收录于合集

【FITEE 2019年第4期出版“光电子器件与集成”专题，由陈良惠院士担任主编，祝宁华研究员任副主编。专题收录4篇综述，2篇研究论文。】

【综述】

光电子平台与工艺技术

时文华，吕伟明，孙天玉，张宝顺

中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，中国苏州市，215123

摘要：光电子技术是由光子技术和电子技术结合形成的一门新技术。光子技术将取代电子技术，引发一场新的产业革命，给工业和社会带来巨大冲击。我们回顾光电子器件与集成技术的发展历程，对比分析光电子工艺平台的发展与特点，总结关键性制造工艺，介绍具有代表性的光电器件，并聚焦光电子技术发展亟待突破的关键技术。通过对光电子技术发展的全面梳理，认为我国应抓住机遇，实现光电子技术产业转型升级。借鉴国外先进光电子平台和技术发展经验，加快布局人才储备，注重基础工艺积累，整合建立国家级光电子技术平台，大幅提升我国光器件国产化水平和自主创新能力。

关键词：光电子技术；光电子平台；工艺技术；发展与挑战

引用格式：

Wen-hua Shi, Wei-ming Lv, Tian-yu Sun, Bao-shun Zhang, 2019. Optoelectronic platform and technology. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering, 20(4):439-457. https://doi.org/10.1631/FITEE.1800451

【综述】

硅基石墨烯调制器

舒浩文^1,²，金明¹^,2，陶源盛¹^,2，王兴军¹^,2

¹北京大学信息科学技术学院电子学系，区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，中国北京市，100871

²教育部纳光电子前沿科学中心，中国北京市，100871

摘要：为满足下一代光互联技术高带宽、低功耗的需求，基于金属互补氧化物半导体（CMOS）工艺的硅基光电子技术有望实现光电器件大规模、高密度集成，在高速率数据传输方面带来新突破。硅基调制器是硅基光电子学的核心器件之一，然而传统基于等离子色散效应的硅基耗尽式调制器在带宽、尺寸和功耗方面存在一定限制，影响传输系统整体性能。为解决该问题，石墨烯被引入硅基光电子器件的材料体系，其优异的电学传输特性和光电特性有效提升传统硅基光调制器单元器件性能。我们总结了基于热光、电光、等离子体等硅基石墨烯调制器的最新进展，其出色性能使硅基石墨烯调制器有望成为下一代片上及片外光互连技术的候选方案。

关键词：硅基光电子学；石墨烯；光调制器

概要PPT：北京大学舒浩文等 | 硅基石墨烯调制器

引用格式：

Hao-wen Shu, Ming Jin, Yuan-sheng Tao, Xing-jun Wang, 2019. Graphene-based silicon modulators. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering, 20(4):458-471. https://doi.org/10.1631/FITEE.1800407

【综述】

III-V/Si异质光子集成：组件及其特性

张尚剑¹，刘永¹，陆荣国¹，孙豹¹，闫连山²

¹电子科技大学光电科学与工程学院，中国成都市，610054

²西南交通大学信息科学与技术学院信息光子与通信研究中心，中国成都市，610031

摘要：III-V/Si异质光子集成被视为实现能源效率和成本效率的光互连关键技术之一，在未来高性能计算机和数据中心有极大潜力。本文综述了包括收发器件和组件的III-V/Si异质光子集成的最新研究进展，并报告了在光子集成回路，特别是异质集成平台上实现光子集成回路的晶圆级测试分析进展。

关键词：异质光子集成；光互连；晶圆级测试分析

引用格式：

Shang-jian Zhang, Yong Liu, Rong-guo Lu, Bao Sun, Lian-shan Yan, 2019. Heterogeneous III-V silicon photonic integration: components and characterization. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering, 20(4):472-480. https://doi.org/10.1631/FITEE.1800482

【综述】

新型硅基光纤研究进展

王廷云¹，庞拂飞¹，黄素娟¹，文建湘¹，刘奂奂¹，苑立波²

¹上海大学上海先进通信与数据科学研究院，特种光纤与光接入网重点实验室，特种光纤与先进通信国际联合研究实验室，中国上海市，200444

²桂林电子科技大学光子学研究中心，中国桂林市，541004

摘要：综述了两类新型光纤的最新研究进展，主要包括掺铋、铝、铈等元素的二氧化硅光纤和微结构多芯光纤。作为掺杂特殊元素的光纤，铋铝共掺杂二氧化硅光纤的荧光光谱波长为1000到1400 nm，半高宽（FWHM）约为150 nm，可用于光纤放大器和激光系统。铈掺杂光纤的激发和发射中心波长分别约为340和430 nm。在纤芯中掺杂高浓度氧化铝的蓝宝石衍生光纤（SDF）经电弧放电加热、冷却处理后可形成莫来石。SDF可进一步开发为能承受1200 °C高温的法布里—珀罗干涉仪，用于高温传感。由于强消逝场，微结构多芯光纤被广泛应用于生物光纤传感、化学测量等领域。同轴芯光纤是一种具有两个同轴双波导纤芯的新型光纤。将光纤端制备成锥状，能产生紧致聚焦光场，可应用于光学捕获和微粒操纵。本文讨论了这些新型光纤的研究进展。

关键词：光纤；光纤器件；基于二氧化硅特种光纤

概要PPT：上海大学王廷云等 | 新型硅基光纤研究进展

引用格式：

Ting-yun Wang, Fu-fei Pang, Su-juan Huang, Jian-xiang Wen, Huan-huan Liu, Li-bo Yuan, 2019. Recent developments in novel silica-based optical fibers. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering, 20(4):481-489. https://doi.org/10.1631/FITEE.1900017

【研究】

1.3-μm 4×25-Gb/s混合集成收发光子组件

刘宇^1,2，宝浩天^1,2，张一鸣^1,2，张志珂³，张云山⁴，陈向飞⁴，卢俊⁴，施跃春⁴，张家顺^1,2，王亮亮^1,2，安俊明^1,2，祝宁华^1,2

¹中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室，中国北京市，100083

²中国科学院大学电子电气与通信工程学院，中国北京市，100049

³北京大学信息科学技术学院，先进光通信系统与网络国家重点实验室，中国北京市，100871

⁴南京大学现代工程与应用科学学院微波光子技术研究中心，中国南京市，210093

摘要：介绍了一种采用混合集成技术的小型低成本4×25-Gb/s收发光子组件（TOSA/ROSA）的设计与制造。TOSA和ROSA在无热电冷却器（TEC）情况下可满足粗波分复用（CWDM）应用。光学子组件（OSA）封装外壳的物理尺寸为11.5 mm×5.4 mm×5.4 mm。采用石英基阵列波导光栅（AWG）芯片作为TOSA和ROSA波长的复用和解复用器件。选择O波段特定通道波长。在TOSA中，重建等效啁啾（REC）技术能实现对4个1.3 μm离散直接调制激光器（DML）芯片波长的精确控制。在背靠背传输试验中，TOSA和ROSA组成链路中各通道误码率在满足100G-4WDM-10标准下灵敏度分别为−7.1、−6.6、−6.2和−5.1 dBm。采样示波器的数据经过处理后能得到清晰端正的眼图。

关键词：重建等效啁啾；阵列式光波导；发射机光学组件；混合集成

引用格式：

Yu Liu, Hao-tian Bao, Yi-ming Zhang, Zhi-ke Zhang, Yun-shan Zhang, Xiang-fei Chen, Jun Lu, Yue-chun Shi, Jia-shun Zhang, Liang-liang Wang, Jun-ming An, Ning-hua Zhu, 2019. 1.3-μm 4×25-Gb/s hybrid integrated TOSA and ROSA. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering, 20(4):490-497. https://doi.org/10.1631/FITEE.1800371

【研究】

具有超小弯曲半径的10通道硅基集成模分复用器件

李晨蕾¹^,²，江小辉^1,2，徐雍³，陈冠宏³，邹志伟³，戴道锌^1,2

¹浙江大学光电科学与技术学院光及电磁波研究中心，中国杭州市，310058

²浙江大学宁波研究院，中国宁波市，315100

³台湾交通大学光子学与光电工程研究所，中国台湾，30010

摘要：为实现多通道片上信号传输，设计一种多模硅光集成器件（PIC），包括一对10通道片上模式多路复用—解复用器以及具有超小弯曲半径的总线波导。选择多模总线波导宽度使其能支持10种模式，其中包括4种横磁（TM）和6种横电（TE）偏振模式。多模总线波导由基于修正的欧拉曲线超小弯曲半径组成。实验结果表明，即使组成总线波导的弯曲半径仅为40 μm，该芯片仍可在大带宽1520−1610 nm上实现10通道传输，且具有约−20 dB的低模间串扰。与传统弯曲半径相同的圆弧弯曲相比，该集成器件有明显优势。

关键词：硅；多模；光波导；欧拉曲线

概要PPT：浙江大学戴道锌等 | 具有超小弯曲半径的10通道硅基集成模分复用器件

引用格式：

Chen-lei Li, Xiao-hui Jiang, Yung Hsu, Guan-hong Chen, Chi-wai Chow, Dao-xin Dai, 2019. Ten-channel mode-division-multiplexed silicon photonic integrated circuit with sharp bends. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering, 20(4):498-506.

https://doi.org/10.1631/FITEE.1800386

主要客编简介

陈良惠（专题主编），半导体光电子学家。1939年生，福建省福州人。1963年毕业于复旦大学物理系，同年到中国科学院半导体研究所工作至今。1999年当选中国工程院院士，中国科学院半导体研究所研究员，博士生导师，光电子器件国家工程研究中心名誉主任、首席科学家。研究领域包括无线电电子学、物理学、电信技术。

祝宁华，现任中国科学院半导体研究所研究员，国家重点专项“光电子与微电子器件及集成”总体专家组组长。主要从事微波光子学、微波集成电路及高速光子集成器件与系统研究。1998年回国后主持承担26项国家级研究项目，其中包括国家高层次人才计划项目，国家杰出青年基金，"863"重大，"973"课题，基金委重大国际合作，基金委重点，国家基金委创新群体项目，国家基金委重大项目和863主题项目等。获得国家技术发明奖2项（第一完成人），发表155篇SCI/EI论文，出版专著两部，申请发明专利46项。

关于本刊

Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering（简称FITEE，中文名《信息与电子工程前沿（英文）》，ISSN 2095-9184，CN 33-1389/TP）是信息电子类综合性英文学术月刊，SCI-E、EI收录，最新影响因子1.604，进入JCR Q2分区。前身为2010年创办的《浙江大学学报英文版C辑：计算机与电子》，2015年更为现名，现为中国工程院信息与电子工程学部唯一院刊。覆盖计算机、信息与通信、控制、电子、光学等领域。文章类型包括研究论文、综述、个人视点、评述等。现任主编为中国工程院院士潘云鹤、卢锡城。实行国际同行评审制，初次转达意见一般在2~3个月内。文章一经录用将快速在线。

2019年，荣获中国科协等七部委推出的中国科技期刊卓越行动计划项目资助（梯队期刊）。

官网：http://www.jzus.zju.edu.cn

期刊Springer主页：

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