基于光波导集成的硅基单光子探测器的研制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61674072
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    16.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0403.半导体光电子器件与集成
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Quantum communication is one of the most attactive research fields in the world. The single-photon detector is the key component in the testing system of optical quantum communication. The current free-space-based testing system for optical quantum communication Quantum communication is one of the most attactive research fields in the world. The single-photon detector is the key component in the testing system of optical quantum communication. The current free-space-based testing system for optical quantum communication has some shortcomings, such as big size, high cost and instability. Based on these shortcomings, this project proposal presents a novel silicon-based single photon detector monolithically integrated with optical waveguides. The structure has a potential capability to replace the free-space-based testing system and it has important implications for the future research and applications of optical quantum communications. In this project, we will study the sturcture of the waveguide-integrated silicon-based single photon detector and its performance mechanism. We also study the mechanism about the optical transmission and coupling in the waveguides of the integrated device, the key factors in the process and their impact on the detector’s performances of dark-current and responsivity. Finally, based on the optimization of the device structure and the porcess design, we fabricate and charactrize the waveguide-integrated silicon-based single photo detector on SOI platform.
量子通信是当前国际最热门的研究领域之一,单光子探测器是实现基于单光子传输量子通信系统的核心部件。基于自由空间光学平台的量子通信测试系统带来的庞大体积、高成本和易受干扰的问题,本项目提出一种新型的基于光波导集成的硅基雪崩型单光子探测器。这种新型集成的单光子探测器具有用集成波导结构取代自由空间光路进行光信号传输和探测的潜力,对未来量子通信的研究和应用具有重要意义。本项目拟研究基于SiN光波导集成的横向吸收型硅基雪崩单光子探测器结构及该结构对探测器性能的影响机制、光信号在该集成结构中的传输与耦合机理;研究探测器集成工艺中的关键因素及其对探测器暗电流、光电响应等性能的影响;通过结构与工艺的优化制作可用于单光子探测的波导集成的硅基雪崩单光子探测器芯片,并对该芯片进行测试、分析。

结项摘要

量子光通信是目前研究的热点方向,量子光通信光路的片上集成可以取代复杂的空间光路,在实际应用中具有体积致密、操作简单、成本低等特点。本项目主要研究SiN波导在800nm波段的传输特性以及光纤-SiN波导模斑耦合器在此波段的耦合特性,为SiN波导光路单片集成Si单光子探测器的研究打下集成。我们采用RSOFT光学软件对悬桥结构的光纤-SiN模斑耦合器和SiN纳米线波导进行了仿真设计与结构优化,在优化结构的基础上对版图进行设计并流片制作;经过光学测试,我们得到SiN纳米线波导在800nm波导的TE/TM传输损耗分别为0.07dB/mm和0.06dB/mm;半径为60µm的SiN纳米线弯曲波导的弯曲损耗非常小,完全可以忽略不计;锥形光纤与SiN模斑耦合器的TE/TM耦合损耗分别为-2.06dB/facet和-2.67dB/facet,其耦合效率分别为67%和54%;平头光纤与SiN模斑耦合器的TE/TM耦合损耗分别为-2.50dB/facet和-8.0dB/facet,其耦合效率分别为56%和15%,1dB耦合容差在水平和垂直方向均优于±1.25µm。测试数据完成了本项目的预定目标,其中传输损耗指标达到了国内先进水平,为以后的进一步研究打下了坚实基础。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(2)
Low loss fiber-to-waveguide converter with a 3-D functional taper for silicon photonics
用于硅光子学的具有 3D 功能锥度的低损耗光纤到波导转换器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    IEEE Photonics Technology Letters
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Qing Fang;Junfeng Song;Xianshu Luo;Xiaoguang Tu;Lianxi Jia;Mingbin Yu;Guoqiang Lo
  • 通讯作者:
    Guoqiang Lo
Low-crosstalk silicon photonics arrayed waveguide grating
低串扰硅光子阵列波导光栅
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Chinese Optics Letters
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Zhiqun Zhang;Juan Hu;Hua Chen;Fangjiang Li;Lei Zhao;Jinbin Gui;Qing Fang
  • 通讯作者:
    Qing Fang
硅光子模斑转换器的研究进展
  • DOI:
    10.1088/0964-1726/25/11/115010
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    激光与光电子学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡娟;林欢;汪维军;陈华;方青
  • 通讯作者:
    方青

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其他文献

Self-Organized Liesegang Structures Controlled by Potential Gradient
势梯度控制的自组织 Liesegang 结构
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    並河英紀
重合反応を含む反応拡散パターン形成のモデル構築
建立包括聚合反应在内的反应扩散模式形成模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    並河英紀
還元反応で制御される空間周期構造の形成
还原反应控制空间周期结构的形成
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    松江雅世;清水祐司郎;方青;鵜浦啓;並河英紀
  • 通讯作者:
    並河英紀
楕円型境界値問題の解の一意性について
论椭圆边值问题解的唯一性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
    方青
  • 通讯作者:
    方青
特異性の解を持つ Dirichlet 境界値問題に対する Shortley-Weller 近似解の微分の超収束性
具有奇异解的狄利克雷边值问题的Shortley-Weller近似解的导数的超收敛
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    方青
  • 通讯作者:
    方青

其他文献

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基于硅微环反射结构集成的折叠可调氮化硅纳米线阵列波导光栅的研究
  • 批准号:
    61764008
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    41.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

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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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