多功能有源无源光电子器件的集成芯片技术研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61435004
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    370.0万
  • 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:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Optoelectronic integration technologies used in optical interconnect have wide applications in the areas of data centers and superior computer systems. Moreover, the optoelectronic integration technology with broad bandwidth, high speed and low energy consumption has become the current research hot spot and hard point. This project will investigate the integrated chip technologies of light emission for optical interconnect applications. To acquire laser gain medium with wide bandwidth and high gain, energy band characteristics of germanium quantum dots on silicon and interaction mechanism between phonon and optical field will be studied. In order to realize high power and narrow linewidth laser output, the single wavelength oscillation mechanism of the novel semiconductor laser with the combination of germanium quantum dots and microring resonator serving as laser mode discrimination filter will be researched. We will study the absorption property and machiansm of refractive index change in Ge/SiGe quantum well optical waveguides to implement low energy consumption and high speed optical modulator. We will also investigate nano-structure optical waveguide with low loss and large turning angle to achieve multi-channel silicon multiplexer. To obtain high efficient coupling between optical fields, the technologies of mode conversion and evanescent-wave coupling will be studied. We will finally investigate the material growth of germanium quantum dots and germanium quantum wells on silicon, component fabrication and monolithic integration technigues to develop low energy consumption, high speed, wide bandwidth and cost-effective integrated chip of light emission. This research project is benefit to promoting the development of the optical interconnect and optoelectronic integration technologies.
应用于光互连的光电子集成芯片技术在数据中心、超级计算机等领域有着广阔的应用前景,而宽带宽、高速率、低能耗的光电子集成技术已成为当前的研究热点与难点。本项目研究用于光互连的光发射集成芯片技术。研究硅基锗量子点的能带特性以及光场与声子的相互作用机理,获得宽带宽、高增益的激光增益介质;研究硅基锗量子点与作为鉴模滤波器的微环谐振腔相结合的新型的半导体激光器的单波长振荡机理,实现高功率、窄线宽的激光输出。研究Ge/SiGe量子阱光波导的吸收特性和折射率的变化机理,实现低能耗、高速率的光调制器。研究低损耗、大转弯角度的纳米结构光波导,实现硅基多路波分复用器;研究模斑变换和倏逝波耦合技术,实现光场间高效耦合。研究硅基Ge量子点、量子阱材料生长、器件制备工艺及其单片集成技术,研制出低功耗、高速率、宽带宽以及低成本的光发射集成芯片。本项目的研究成果有利于推动光互连、光电子集成技术的发展。

结项摘要

光互连采用与集成电路芯片相类似的光子集成芯片,具有宽带、高速、耗能低、可靠性与稳定性高以及保密性强等优点。基于硅基光电子器件的集成技术的光互连,拥有更高密度的互连集成、更宽的频带宽度、更低的功耗、极小的信号延迟和串扰噪声、精确的时钟分配等优越性,同时还能与CMOS工艺相兼容,具有广阔的应用前景。硅基光互连的关键涉及光源、光调制、波分复用器件以及波导间的耦合与连接。本项目采用锗硅体系材料来研究和制作硅基光电子集成器件,实现片上光互连。光源采用硅基张应变锗微桥来实现,建立了一套分析应变锗材料电学和光学特性的理论模型,设计了一种基于单轴张应变体材料锗的电驱动分布布拉格反射激光器,制作了一种单轴张应变锗光源。调制器采用锗硅应变量子阱来实现,构建了Ge/SiGe多量子阱的能带结构模型,设计并实现了基于单轴张应变和双轴张应变的Ge/SiGe多量子阱波导集成电吸收光调制器。波分复用器采用模式变换的方式,实现了基于非对称均匀光栅辅助型耦合器、非对称单侧幅度切趾和双侧幅度切趾光栅辅助型耦合器的四通道波分复用。设计并制作了一种用于有源Ge/SiGe多量子阱光波导与无源SiGe波导间的垂直耦合结构。本项目实现了光源、调制器、波分复用器、耦合器等集成光电子器件,为硅基光互连提供了一条有效途径。

项目成果

期刊论文数量(24)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(11)
Multiple Microwave Frequency Measurement With Improved Resolution Based on Stimulated Brillouin Scattering and Nonlinear Fitting
基于受激布里渊散射和非线性拟合的提高分辨率的多微波频率测量
  • DOI:
    10.1109/jphot.2019.2897332
  • 发表时间:
    2019-02
  • 期刊:
    IEEE Photonics Journal
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Wenting Jiao;Ke You;Junqiang Sun
  • 通讯作者:
    Junqiang Sun
Electromagnetically induced transparency and absorption in a compact silicon ring-bus-ring-bus system
紧凑型硅环-总线-环-总线系统中的电磁感应透明度和吸收
  • DOI:
    10.1364/oe.25.014368
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Wang Zhenzheng;Lu Qi;Wang Yi;Xia Jinsong;Huang Qingzhong
  • 通讯作者:
    Huang Qingzhong
Analysis of threshold current of uniaxially tensile stressed bulk Ge and Ge/SiGe quantum well lasers
单轴拉应力块体Ge和Ge/SiGe量子阱激光器的阈值电流分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Jialin Jiang;Junqiang Sun;Jianfeng Gao;Ruiwen Zhang
  • 通讯作者:
    Ruiwen Zhang
Strain-Induced Enhancement of Electroluminescence from Highly Strained Germanium Light-Emitting Diodes
高应变锗发光二极管的应变诱导电致发光增强
  • DOI:
    10.1021/acsphotonics.8b01553
  • 发表时间:
    2019-04-01
  • 期刊:
    ACS PHOTONICS
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Jiang, Jialin;Xue, Muyu;Sun, Junqiang
  • 通讯作者:
    Sun, Junqiang
Plasmon-Induced Transparency and High-Performance Slow Light in a Plasmonic Single-Mode and Two-Mode Resonators Coupled System
等离激元单模和双模谐振器耦合系统中的等离激元诱导透明度和高性能慢光
  • DOI:
    10.1109/jlt.2017.2648819
  • 发表时间:
    2017-05-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Lu, Qi;Wang, Zhenzheng;Xia, Jingsong
  • 通讯作者:
    Xia, Jingsong

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其他文献

基于频移和偏振烧孔的多波长掺铒光纤激光器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    激光技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董军伦;孙军强
  • 通讯作者:
    孙军强
一种基于双耦合器谐振环的梳状滤波器特性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李卫彬;孙军强
  • 通讯作者:
    孙军强
基于光子学方法的负系数微波带通滤波器
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    激光技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡勇;孙军强
  • 通讯作者:
    孙军强

其他文献

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孙军强的其他基金

注入声场操控的硅基片上布里渊激光器研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
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    61875063
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    2006
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
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多波长同时转换的新机理新技术研究
  • 批准号:
    60177015
  • 批准年份:
    2001
  • 资助金额:
    17.0 万元
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    面上项目
一种新颖的多波长激射的环形掺铒光纤激光器研究
  • 批准号:
    69778025
  • 批准年份:
    1997
  • 资助金额:
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相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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AI项目解读示例

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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