基于绝热耦合器的硅基片上偏振-模式-波分混合复用器

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61804148
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0406.集成电路器件、制造与封装
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

To meet the needs of large capacity on-chip optical interconnection network, multi-dimensional hybrid multiplexing technology with large capacity and low loss has become a research hotspot of silicon photonics. At present, the main problem lies in crosstalk and fabrication tolerance, which limits the practical development of the multi- dimensional hybrid multiplexer. In order to reduce the crosstalk and improve the whole performance, it is necessary to study the mode coupling characteristics in detail. By analyzing the physical mechanism of mode coupling effect, we will focus on the influence of adiabatic mode evolution on crosstalk and light propagation characteristics, and develop the method to control the crosstalk. In this way, we can improve the channel number, operational wavelength range and fabrication tolerance of silicon hybrid demultiplexer by making full use of the unique properties of adiabatic couplers such as low crosstalk, wide operational wavelength, and large tolerance. Base on the work of silicon based adiabatic couplers and wavelength division multiplexer, this study will further study the problem of crosstalk and loss, and make clear the relationship between loss, mode evolution and coupling. By optimizing the structure parameters to reduce the crosstalk and loss as far as possible, the fabricated 128-channel silicon hybrid demultiplexer will enable polarization-, mode- and wavelength-division-multiplexing simultaneously with crosstalk <-30dB and insertion loss <5dB, promoting the development of large-capacity optical communication and optical interconnection link.
为了满足超大容量片上光互连网络需求,大容量、低损耗的混合复用技术成为硅光子学的研究热点。目前此类器件的串扰和带宽问题需要解决,限制了多维混合复用器件的实用化发展。为降低串扰、提升性能,必须深入研究与串扰问题相关的模式耦合特性。在全面分析模式耦合效应物理机制基础上,着重探索绝热模式演化对器件结构中串扰和光传播特性等方面影响,研究出控制串扰的方法,从而充分发挥绝热耦合器低串扰、宽工作波长、大工艺容差优势,达到提高硅基混合复用器件的通道数目和工作波长、降低器件串扰的目的。在我们已成功研制出硅基绝热耦合器和波分复用器的工作基础上,本研究将结合这两种器件,深入研究混合器件中的串扰和损耗问题,明确损耗与模式演化、耦合的关系,通过优化器件结构尽可能地降低串扰和损耗,使硅基偏振-模式-波分混合复用器件在<-30dB串扰、<5dB损耗下实现128通道的解复用功能,促进大容量光通信和光互连链路发展。

结项摘要

高容量光通信技术的发展,对混合复用技术提出了更高的要求。受限于串扰和带宽,混合复用技术需要进一步的研究。本项目开展了低串扰、宽操作波长范围的混合复用器件研究。首先,我们设计了一个高性能的偏振分束旋转器,串扰低至-40dB。另外我们研发了一个宽波长操作范围的光学梳状滤波器,采用的宽带多模干涉仪使得器件在无源情况下可以在140nm的频谱范围内实现优异的差分滤波功能。本项目设计了一种新型的偏振-波长解复用器,该器件对于工艺友好,并且极大提高了TE偏振的消光比。研究了绝热模式演化对器件结构中串扰和光传播特性等方面影响,总结出控制串扰的方法,设计的快速绝热结构的模式解复用器的串扰理论计算值低至40dB。我们希望这些器件能够促进大容量光通信和光互连链路发展。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
Passive silicon ring-assisted Mach-Zehnder interleavers operating in the broadband spectral range
在宽带光谱范围内工作的无源硅环辅助马赫-曾德尔交织器
  • DOI:
    10.1364/ao.396472
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Applied Optics
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Guan Huan;Liu Yang;Li Zezheng;Kuang Yingxin;Huang Xingrui;Li Zhiyong
  • 通讯作者:
    Li Zhiyong
Polarization beam splitter based on a silicon nitride-silica-silicon horizontal slot waveguide
基于氮化硅-二氧化硅-硅水平缝隙波导的偏振分束器
  • DOI:
    10.1364/ol.44.001335
  • 发表时间:
    2019-03-15
  • 期刊:
    OPTICS LETTERS
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Liu, Yang;Chang, Limin;Li, Zhiyong
  • 通讯作者:
    Li, Zhiyong
Ultra-compact low-loss 1 x 4 optical power splitter with splitting ratio of 1:2:4:8 based on two-stage cascaded MMI couplers
基于两级级联 MMI 耦合器的超紧凑低损耗 1 x 4 光功率分配器,分光比为 1:2:4:8
  • DOI:
    10.1364/ol.44.005622
  • 发表时间:
    2019-11-15
  • 期刊:
    OPTICS LETTERS
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Li, Zezheng;Liu, Yang;Li, Zhiyong
  • 通讯作者:
    Li, Zhiyong
Compact and Broadband Optical Add-Drop De-Multiplexer With Cascaded Elliptical Micro-Rings on SOI
SOI 上具有级联椭圆微环的紧凑型宽带光分插解复用器
  • DOI:
    10.1109/lpt.2019.2897819
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    IEEE Photonics Technology Letters
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Liu Lei;Guan Huan;Liu Yang;Chang Limin;Kuang Yingxin;Tan Manqing;Yu Yude;Li Zhiyong
  • 通讯作者:
    Li Zhiyong
High-performance, and fabrication friendly polarization demultiplexer
高性能且易于制造的偏振解复用器
  • DOI:
    10.1088/1674-1056/ac21bc
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
    Chinese Physics B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Huan Guan;Yang Liu;Zhiyong Li
  • 通讯作者:
    Zhiyong Li

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其他文献

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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

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          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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