基于亚波长光栅的硅基片上模式复用器

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61605112
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    19.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0502.光子与光电子器件
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

On-chip mode-division multiplexing(MDM) offers a new dimension to increase the capacity of silicon-on-insulator (SOI) optical links. The key to realize on-chip MDM is an efficient mode (de)multiplexer. Currently, an efficient mode multiplexer built on the SOI platform with low insertion loss, low crosstalk, and large fabrication tolerance attracts much attention. The main purpose of this project is to study physical mechanism of the interactions between silicon sub-wavelength grating waveguide and multimode waveguide, which could provide a new method to realize an on-chip efficient mode (de)multiplexer. The study results may indicate several new breakthroughs on the theories and technologies about mode (de)multiplexers. To achieve these, following major studies will be carried out: the design and fabrication of silicon sub-wavelength grating waveguide with low transmission loss; adiabatic transformer section between the conventional nanowire waveguide and sub-wavelength grating waveguide; the mechanism of selective mode coupling between the sub-wavelength grating waveguide and silicon multimode waveguide. The structures of sub-wavelength grating waveguides are designed carefully to enhance the selective mode coupling and decrease the channel crosstalk. The proposed mode (de)multiplexer has the advantages of low crosstalk, high fabrication tolerance, and the capability of large scale integration, which will be an important component for the development of ultra-large capability optical network.
片上模分复用技术能大幅提升光通信系统的传输容量、降低系统体积成本,可服务于大数据和移动互联网的发展。目前片上集成模分复用技术及模式复用器吸引了研究人员的兴趣,如何实现低信道串扰与高制作容差,同时兼顾可扩展性的模式复用器是研究热点。本项目拟研究一种基于硅基亚波长光栅波导与多模波导的耦合复用机理的模式复用器。拟围绕亚波长光栅波导低损光传输、与硅纳米线波导绝热耦合、亚波长光栅波导与多模波导的模式选择性耦合等核心科学问题,开展集成复用器件的理论分析、芯片研制与系统测试工作。基于亚波长光栅的高调节自由度特性,针对不同模式信道分别优化亚波长光栅波导结构,增强模式耦合的选择性,降低信道串扰。利用亚波长光栅波导与多模波导的有效折射率变化斜率匹配,提高耦合对工艺的容忍度。本器件方案具有低信道串扰、高制作容差、可大规模扩展集成等优点,可望促进超大容量光通信系统的发展。

结项摘要

随着大数据和移动互联网的快速发展,光通信容量持续增长,片上模分复用技术能大幅提升光通信系统的传输容量、降低系统体积成本,因而其吸引了研究人员的广泛兴趣。如何实现低信道串扰与高制作容差,同时兼顾可扩展性的模式复用器是当前的研究热点。本项目围绕亚波长光栅波导低损光传输、与硅纳米线波导绝热耦合、亚波长光栅波导与多模波导的模式选择性耦合等核心科学问题,开展集成模式调控器件的理论分析、芯片研制与系统测试工作。基于亚波长光栅的高调节自由度特性,针对不同模式信道分别优化亚波长光栅波导结构,增强模式耦合的选择性,降低信道串扰。利用亚波长光栅波导与多模波导的有效折射率变化斜率匹配,提高耦合对工艺的容忍度。重要研究结果包括:建立硅基亚波长光栅波导仿真模型;建立亚波长光栅波导与硅多模波导的模式耦合仿真模型;研制基于亚波长光栅的硅基多通道模式复用器,通道数为11,插损低于2.6 dB,串扰低于-15.4 dB,并开展了高速光信号测试,该器件具备通道数易于扩展的特点;研制基于倾斜亚波长光栅结构的硅基模式转换器,长度约为6微米,具有超紧凑的特点;研制基于亚波长光栅的偏振分束旋转器,具备高制作容差的特点,对波导宽度的容忍度高达50 nm;研制基于亚波长光栅结构的反向耦合的模式滤波器,用于滤除多模波导中任意模式而不影响其他模式的正常传输。基于亚波长光栅的硅基模式偏振调控器件方案具有低信道串扰、高制作容差、可大规模扩展集成等优点,可望促进超大容量光通信系统的发展。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Silicon High-Order Mode (De)Multiplexer on Single Polarization
单偏振硅高阶模(解)复用器
  • DOI:
    10.1109/jlt.2018.2878529
  • 发表时间:
    2018-12-15
  • 期刊:
    JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    He, Yu;Zhang, Yong;Su, Yikai
  • 通讯作者:
    Su, Yikai
Efficient and Broadband Four-Wave Mixing in a Compact Silicon Subwavelength Nanohole Waveguide
紧凑型硅亚波长纳米孔波导中的高效宽带四波混频
  • DOI:
    10.1002/adom.201900810
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Advanced Optical Materials
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Yang Yuxing;Sun Lu;Zhang Yong;Su Yikai
  • 通讯作者:
    Su Yikai
On-chip silicon polarization and mode handling devices
片上硅偏振和模式处理器件
  • DOI:
    10.1007/s12200-018-0772-6
  • 发表时间:
    2018-04
  • 期刊:
    FRONTIERS OF OPTOELECTRONICS
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Zhang Yong;He Yu;Zhu Qingming;Jiang Xinhong;Guo Xuhan;Qiu Ciyuan;Su Yikai
  • 通讯作者:
    Su Yikai
Design and Experimental Demonstration of a Compact Silicon Photonic Interleaver Based on an Interfering Loop With Wide Spectral Range
基于宽光谱范围干涉环的紧凑型硅光子交织器的设计与实验演示
  • DOI:
    10.1109/jlt.2017.2720188
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Lightwave Technology
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Jiang Xinhong;Yang Yuxing;Zhang Hongxia;Peng Jizong;Zhang Yong;Qiu Ciyuan;Su Yikai
  • 通讯作者:
    Su Yikai
Ultra-compact tunable silicon nanobeam cavity with an energy-efficient graphene micro-heater
具有节能石墨烯微加热器的超紧凑可调谐硅纳米梁腔
  • DOI:
    10.1364/oe.25.019488
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Xu Zhenzhen;Qiu Ciyuan;Yang Yuxing;Zhu Qingming;Jiang Xinghong;Zhang Yong;Gao Weilu;Su Yikai
  • 通讯作者:
    Su Yikai

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    邓云飞;张永;吴华鹏;曾宪智
  • 通讯作者:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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