从GFP2011看硅光子学的进展
硅光子学材料的光学特性研究
硅光子学材料的光学特性研究在当今科技发展迅猛的时代，硅光子学材料的光学特性研究成为了科学界的热门话题。
硅光子学材料使用硅材料作为光学器件基底，通过光与电子的相互作用来实现信息处理和传输。
本文将重点介绍硅光子学材料的光学特性及其研究进展。
硅光子学材料的光学特性主要包括折射率、色散、吸收和发射等方面。
首先，折射率是指光线在介质中传播时的弯曲程度，它影响光线的传输和导引。
硅光子学材料具有较高的折射率，使其可以用来制造小尺寸的光学器件，例如光波导和微环谐振器，实现光信号的传输和调控。
其次，色散是指光线在介质中传播时，不同波长的光线传播速度不同所产生的现象。
硅材料在可见光范围内具有较高的色散，这限制了硅光子学器件的宽带性能。
为了解决这个问题，研究人员通过控制材料的结构和组分，改善了硅光子学材料的色散特性，使其具有更宽的工作频率范围。
此外，硅光子学材料的吸收和发射特性也是研究的重点。
硅材料本身是一种非常弱的吸收器，因此在光学器件中的吸收通常非常小。
然而，通过在硅材料中引入其他元素或控制材料的结构，可以增加其吸收的能力，提高器件的效率。
此外，硅光子学材料也可以具有较强的发射能力，可用于光探测和激光器等应用。
在研究硅光子学材料的光学特性时，科学家们采用了多种方法和技术。
例如，通过透射光谱测量折射率和吸收系数，同时利用反射光谱揭示材料的色散特性。
此外，还可以利用拉曼散射光谱研究硅光子学材料的结构和振动特性。
通过这些研究手段，科学家们能够更全面地了解硅光子学材料的光学特性，并进一步优化材料的性能。
在实际应用中，硅光子学材料的研究已经取得了显著的进展。
其中一个重要领域是光通信。
由于硅材料具有较高的折射率和光学强度，硅光子学器件可以实现高速、大带宽的光信号传输。
此外，硅光子学材料还可以应用于计算和传感等领域。
例如，通过利用硅光子学材料的非线性特性，可以实现光子计算和光子逻辑门等功能。
总之，硅光子学材料的光学特性研究对于推动光子学和相关领域的发展具有重要意义。
芯片研发中的硅光子技术有何应用前景
芯片研发中的硅光子技术有何应用前景在当今科技飞速发展的时代，芯片作为信息技术的核心组件，其性能和功能的不断提升对于推动各个领域的进步至关重要。
而硅光子技术作为芯片研发领域的一项前沿技术，正逐渐展现出巨大的应用前景，为未来的信息处理和通信带来了新的可能性。
首先，让我们来了解一下什么是硅光子技术。
简单来说，硅光子技术就是利用硅材料来实现光子的产生、传输、调制和探测等功能。
与传统的电子技术相比，光子具有更高的传输速度、更低的能耗以及更强的抗干扰能力。
硅光子技术将光子学与成熟的硅基半导体工艺相结合，充分发挥了硅材料在大规模集成和低成本制造方面的优势。
在通信领域，硅光子技术的应用前景极为广阔。
随着数据流量的爆炸式增长，对通信速度和带宽的要求越来越高。
传统的电通信方式在长距离传输和高速率传输方面面临着诸多限制，而硅光子技术能够实现高速、大容量的光通信。
通过在芯片上集成光发射器、光波导和光接收器等组件，可以大大提高通信系统的集成度和性能，降低成本和功耗。
例如，硅光子技术可以用于数据中心之间的高速互联，实现更快速的数据传输和处理，满足云计算、大数据等应用的需求。
在计算领域，硅光子技术也有望带来革命性的变化。
传统的电子芯片在处理大量数据时，由于电子的传输速度和能耗限制，性能提升面临瓶颈。
而硅光子技术可以实现光计算，利用光子的并行处理能力和高速传输特性，提高计算效率。
例如，基于硅光子技术的光神经网络芯片可以大幅提高人工智能计算的速度和能效，为深度学习等应用提供更强大的支持。
此外，硅光子技术在传感器领域也具有重要的应用潜力。
利用硅光子器件对光的敏感特性，可以制造出高精度、高灵敏度的传感器，用于环境监测、生物医学检测等领域。
例如，硅光子传感器可以检测微小的物理量变化，如压力、温度、湿度等，为工业自动化和智能控制提供更精确的数据。
在消费电子领域，硅光子技术也有可能改变未来产品的形态和功能。
例如，采用硅光子技术的微型投影仪可以实现更小的体积、更高的亮度和更好的图像质量；硅光子技术还可以应用于智能手机的摄像头模块，提高图像采集和处理的性能。
硅基光子学国内外研究现状及发展趋势
专题报告-1硅基光电子学（光子学）研究概况网络信息中心文献情报服务2007年6月硅基光电子学研究概况编者按：本文介绍了硅基光电子技术的研究现状、重点研究方向、技术难点以及国内外主要研究机构的基本情况。
希望能为我所学科布局的发展提供一些参考。
一、技术概述硅基半导体是现代微电子产业的基石，但其发展已接近极限。
而光电子技术则正处在高速发展阶段，现在的半导体发光器件多利用化合物材料制备，与硅微电子工艺不兼容，因此，将光子技术和微电子技术集合起来，发展硅基光电子科学和技术意义重大。
近年来，硅基光电子的研究在国内外不断取得引人注目的重要突破，世界各发达国家都把硅基光电子作为长远发展目标。
硅基光电子学包括硅基光子材料、硅基光子器件和硅基光子集成三个主要方面。
分别介绍如下：1. 硅基光子材料（1）硅基纳米发光材料目前的研究重点是如何有效地控制硅纳米晶粒的尺寸和密度，以形成具有小尺寸和高密度的有序纳米结构。
制备方法有：通过独立控制固体表面上的成核位置和成核过程实现自组织生长；在掩蔽图形衬底上的纳米结构生长；扫描探针显微术的表面纳米加工；全息光刻技术的纳米图形制备以及激光定域晶化的有序纳米阵列形成等。
（2）硅基光子晶体光子晶体具有合成的微结构、周期性变化的折射率以及与半导体潜在电子带隙相近的光子带隙。
根据能隙空间分布的特点，可以将其分为一维、二维和三维光子晶体。
光子晶体的实际应用是人们所关注的焦点，而与成熟的硅工艺相结合是人们非常看好的方向，可出现全硅基光电子器件和全硅基光子器件，因此制备硅基光子晶体及其应用将是以后的研究重点。
在所有光子晶体制备方法中，运用多光束干涉的全息光刻法有着许多优点：通过照射过程能够制成大体积一致的周期性结构，并能自由控制结构多次。
通过控制光强、偏振方向和相位延迟，制成不同的结构。
2. 硅基光子器件（1）硅基发光二极管作为硅基光电子集成中的光源，硅基发光二极管（Si-LED）的实现是硅基光电子学研究中的一个主攻方向。
硅光子学研究现状与发展前景
硅光子学研究现状与发展前景大连理工大学光电工程与仪器科学学院为了更好地讨论和展望硅光子学技术及其应 用的现状和发展，首届中欧国际硅光子学研讨会及 培训课程于2019年8月23~26日在大连理工大学举行。
本次大会由欧洲硅基光子研究平台和大连理 工大学光电工程与仪器科学学院共同主办。
比利时 Lureda Photonics集成光电子设计软件和服务公司、深圳市伽蓝特科技有限公司、华为技术杜塞尔多夫 股份有限公司以及普爱纳米位移技术（上海)有限 公司等众多公司也纷纷提供了赞助。
此次会议旨在 为科研工作者和工程技术人员提供一个报道先进 研究成果、交流学科前沿动态的平台。
本次大会的学术负责人/主席为比利时皇家科 学院院士、根特大学RoelBaets教授以及大连理工 大学赵明山教授，会议秘书长/执行副主席为中 国一比利时事务专员陈伟博士。
会议组委会成员为 比利时皇家科学院院士根特大学Roel Baets教授、大连理工大学赵明山教授、中国一比利时事务专员 陈伟博士、ePIXfah协调员AMul Rahim博士、大连 理工大学韩秀友教授、联合微电子中心郭进博士、华南师范大学刘柳教授以及大连理工大学的武震 林副教授、谷一英副教授、李晓洲副教授和胡晶晶 副教授。
与会中、外宾实到人数为64人。
本次会议的主题是讨论硅光子学在各个应用 领域的研究现状和发展前景，同时通过一系列的报 告、讲座和交流，加深各学员对硅光子学的更高认知 以及对相关硅光子技术、器件、应用等的了解和掌握。
该会议主要分为硅光子技术培训会议和研讨会。
硅光子技术培训会议首先由Roel Baets教授开 始讲解，主要包括关于无源硅光子学、有源硅光子 学、包装技术等基础方面的内容。
曹如平博士深入收稿日期：2019-11-2146讲解了硅光子学设计工具及流程，同时针对其方法 进行了细致培训。
Abdul Rahim教授也分别从通信 和硅光子技术的获得两方面来进行培训。
硅光子技术介绍
概念：硅光子技术是一种基于硅光子学的低成本、高速的光通信技术,用激光束代替电子信号传输数据,她是将光学与电子元件组合至一个独立的微芯片中以提升路由器和交换机线卡之间芯片与芯片之间的连接速度。
硅光子架构主要由硅基激光器、硅基光电集成芯片、主动光学组件和光纤封装完成，使用该技术的芯片中，电流从计算核心流出，到转换模块通过光电效应转换为光信号发射到电路板上铺设的超细光纤，到另一块芯片后再转换为电信号。
硅光技术的发展：硅光技术基于1985年左右提出的波导理论，2005-2006年前后开始逐步从理论向产业化发展，Luxtera、Kotura等先行者不断推动技术和产业链的发展，形成了硅光芯片代工厂(GlobalFoundries、意法半导体、AIM等)、激光芯片代工厂(联亚电子等)、芯片设计和封装(Luxtera、Kotura等)较为成熟的Fabless产业链模式，也有Intel为代表的IDM模式，除激光芯片外，设计、硅基芯片加工、封测均自己完成)。
硅光技术的价值：硅光在国家安全布局上具有重要的战略价值。
1、传统光器件使用磷化铟做材料,只负责数据的交换,而不负责数据的处理和存储,因此安全价值仅限于保障通信不断,但是硅光使用硅作为材料,数据的处理、存储和交换全部在硅上面完成,如果技术完全被国外厂商垄断,后果不堪设想;2、受制于量子效应,通过制程改进来提升单核处理器计算性能的方式将会淡出,或者说摩尔定律进入失效期,唯一的解决方案是多核并行计算,根据吉尔德定律,带宽的增长速度至少是运算性能增长速度的 3 倍,因此硅光替代集成电路是必然。
硅光学技术的种类：硅光电子学包括硅基光子材料、硅基光子器件和硅基光子集成三个主要方面。
1、硅基光子材料包括：硅基纳米发光材料和硅基光子晶体2、硅基光子器件包括：硅基发光二极管；硅基激光器；硅基光探测器；硅基光调制器3、硅基光子集成和硅基芯片硅光PID技术优势: PID技术采用硅光子集成技术，利用统一的CMOS工艺平台，一举突破早期PID在集成度、性价比和功耗的诸多瓶颈。
硅光子学技术市场2011-2017年研究报告
硅光子学技术市场2011-2017年研究报告——Silicon Photonics Market & Technologies2011-2017: Big Investments, Small BusinessSilicon photonics has huge potential after 2020, if the current constraints that affect costcan be leveragedOPTICS, CMOS, MEMS, 3DICs : CONVERGING INTO A NEW BREED OF PHOTONIC DEVICESSilicon photonics has tremendous potential as a new technology, blending optical technology with low cost CMOS semiconductor processing. Silicon photonics is a disruptive technology that enables a new breed of monolithic opto-electronic devices.The goal is to deliver economic optical connectivity everywhere, from network level to intra-system level, and eventually to chip-to-chip. Today, except for the light source, all other optical functions (modulators, detection, waveguides, intelligence …) can be embedded wafer-level at the SOI substrate.Si photonics addresses different kind of devices such as:Individual components and subcomponents: used as a single function silicon photonics device, e.g. VOA, Mux/Demux, active filters, optical switches or asoptical engines combining optics and electronics.∙Transceiver-type products: embedded optical modules, transmitters/receivers, active optical cables or AOCs.∙Future products: e.g. hybrid packaged devices and 3DICs / Integrated opto-electronic chips.Moreover, passive optical elements (such as array wave guides, optical filters, couplers, splitters, polarizer arrays) can be created with silicon photonics technologies and integrated with active elements.In the report, we distinguish between Silicon photonics, CMOS photonics, Hybrid silicon photonics, and III-V integrated photonics. Silicon photonics has been restrained to R&D labs for a long time, but now the first Silicon photonics products have shipped and an industrial infrastructure has been set up step-by-step.DATA COMMUNICATION WILL DWARF ALL OTHER SI APPLICATIONSAlthough silicon photonics can address a wide range of applications, very few companies are actually shipping products. The potential markets are:∙Telecom: Metro and long haul applications∙Datacom: Data centers and campus applications∙Consumer: Connect desktop PC devices and PCs with HDTVs∙HPC & Data Centers: Using AOCs or Embedded Modules∙Professional/Commercial Video: Digital signage, digital cinemas, video recording and studios∙Metrology and sensors: Measurement of time, temperature, sound, frequency, stress, range using special silicon photonics sensors∙Medical: DNA, glucose, molecular and cellular analysis, etc... using special silicon photonics sensors∙Military/Aerospace/Scientific: Scientific instruments at corporate and national labs; aircraft, space missile, radar, imaging, intelligence applicationsData communications is the big market and will dwarf all other silicon photonics applications. Indeed, major datacom protocols are all moving to high-speed signaling and passing 10Gbps where reach and signal integrity issues are surfacing for both copper and optical technologies. There is a clear trend to surpass 25Gb in datacom protocols and this is where Si photonics will make sense.The need will be driven by:∙Need for low cost, high-speed interconnects supporting ever increasing data rates at and beyond 25Gbps∙Need for reach distance / data rate not served by VCSELsBIG CHALLENGES AHEADSilicon photonics still faces big market, industrial and technical challenges. The main problems are:∙Few products today∙Few companies have developed integrated product solutions.∙High cost∙CAE/CAD programs are almost non-existent∙Technical mismatch∙Competition with VCSEL-based alternatives∙Need for high volumesFor several years now, the silicon photonics projects have been under the umbrella of large-scale R&D projects to set up roadmaps. Today, MPW services foundries are opening and more industrial foundry activities are set up. Generic technologies and generic production platforms are needed to achieve low cost/high volume. As the future lays in the separation of design and fabrication, this industry is looking for an electronics-like foundry model. The mapping of the players involved in silicon photonics already shows an important number of foundry services.Although the industry is trying to use as much as possible of the existing CMOS processes, 3D ICs technologies will contribute to the Si photonics, especially wafer bonding and 3D interconnects.Although the market will grow by a factor of 3 in 5 years, business could explode after 2020 as inter and intra-chip communications could make this market grow by a factor of 10!KEY FEATURES OF THE REPORTThis report gives an overview of the silicon photonics markets, technologies and players. We also include a financial analysis that shows the latest VC funds.The report includes:∙What is silicon photonics?∙What are the applications?∙What are the challenges are on the applications side?∙What are the challenges are on the technologies side?∙Silicon photonics forecast by applications 2010-2017∙Manufacturing challenges∙Roadmaps∙Profiles of players involved in silicon photonicsWHO SHOULD READ THE REPORT∙Integratorso Understand the potential of the silicon photonicso Understand the technical challenges∙Devices makerso Identify and evaluate silicon photonics markets with market size & growth potentialo Analyze the threats and opportunitieso Monitor and benchmark competitor’s advancementso Evaluate you potential as a silicon photonics player∙Financial & strategic investorso Understand the main market dynamics and main technology trendso Get the list of the key playersLIST OF COMPANIES CITED IN THE REPORT:Altera, Altis, AML, Apple, Aurrion, Avago, BAE Systems, Caliopia, CEA Leti, Chiral Photonics, Cisco, ColorChip, Cyoptics/InPlane, DAS Photonics, Effect Photonics, Enablence, ePIXfab, EuroPIC, EVGroup, Fraunhofer HHI, Freescale, Ghent University, IHP Microelectronics, Fujitsu, Genalyte, Helios, HP Labs, IBM, IME (A*STAR), IMEC, Infinera, Intel, IPKISS, JePPIX, Kotura, Cisco/LightWire, LioniX, Luxtera, MIT, Mitsubishi Heavy Industries, Molex, NeoPhotonics, Northrop Grumman, NTT, Nvidia, Oclaro, OneChip Photonics, OPSIS SYSTEM, Oracle, PECST, Photline, Sandia, Skorpios Technologies, STM, Sun, SUSS MicroTec, TEEM Photonics, TI, TSMC, U2t photonics, UCSB, Stanford University, VLC Photonics, Xilinx, XIO Photonics∙About the authors (2)∙Table of Content (3)∙Companies listed in the report (5)∙What’s inside the report, what’s not (6)∙Executive Summary (7)o The (few) key facts to remember about silicon photonics (8)o Silicon photonics definition (11)o Silicon photonics market (12)o Silicon photonics advantages (13)o Silicon photonics time-to-market (14)o Inflection points for silicon photonics (15)o Silicon p hotonics devices (16)o Silicon photonics application revenues (17)o Silicon photonics dies market forecast (18)o Silicon photonics wafer forecast (19)o Why silicon photonics only in AOCs today (20)o Technical challenges (21)∙Introduction (22)o Silicon photonics definition (23)o Focus on III-V integrated photonics (27)o Focus on silicon photonics (36)∙Industry driving forces (43)o Roadmaps (44)o Datacom protocols roadmap (50)∙Applications (56)o Applications summary (57)o Telecom (66)o Datacom (71)o HPC & Data Centers (75)o Consumer (89)o Others (Military/Aerospace/Medical) (92)∙Market forecast (97)o Silicon photonics TAM (98)o Optical components market forecast (99)o Silicon photonics applications revenues 2010-2017 (102)o Silicon photo nics 2012 revenues by application (103)o Silicon photonics 2017 revenues by application (104)o Active vs. passive silicon photonics revenues 2010-2017 (105)o Silicon photonics products breakdown (108)o Silicon photonics dies market forecast (111)o Silicon photonics wafer forecast (112)o Estimated 2011 market share (113)∙Silicon photonics players (114)o Evolution of the business model (115)o Silicon photonics foundries (118)∙Financial analysis (121)o Raised funds by company (123)o Relative investment efficie ncy (125)∙The different manufacturing approaches (126)o Photonic in standard CMOS (127)o Laser sources vs. VCSELs (133)o The different approaches to Si photonics integration (135)o The different bonding technologies (142)o Design & packaging issues (149)o A new approach: 2.5 and 3D (152)∙The integrated photonics « building blocks » (157)o Summary (158)o Light sources (163)o Modulators (168)o Detectors (173)o Mux/Demux (176)o Couplers (178)o Passive devices (181)o Others (181)∙Conclusions (183)∙Profiles (186)o Summary (187)o Aurrion (189)o CEA Leti (190)o Cisco (Lightwire) (191)o ColorChip (192)o Cyoptics (193)o Enablence (194)o ePIXfab (195)o ePIXnet (196)o HP Labs (197)o IBM (198)o IMEC/Ghent University (199)o Infinera (200)o Intel Labs (201)o Kotura (202)o Luxtera (203)o NeoPhotonics (204)o NTT (205)o OneChip Photonics (206)o OpSIS (207)o Oracle/Sun (208)o PECST (209)o STM (210)o UCSB (211)∙Appendix (212)o Yole Développement presentation (213)o联系方式：网址：/Htmls/PE_Product/121012/154893.html电话：400 009 0050。
硅基光子学的研究进展
硅基光子学的研究进展硅基光子学是一种研究利用硅材料构建光子器件并实现信息传输和处理的科技领域。
在当今信息技术飞速发展的时代，硅基光子学技术的研究成果对于新一代数据传输、通信、计算和储存等领域都有极为重要的作用。
本文将主要探讨硅基光子学研究的发展现状和未来趋势。
1. 硅基光子学概述硅基光子学是一种新兴的光电子系统领域，旨在把集成电路的制造技术应用到光电子学系统的生产中。
硅基光子学使用的是硅材料，这是一种广泛应用于半导体电子学和计算机领域的材料。
硅芯片的最新技术已经在纳米级别得到了实现，这为硅基光子学技术的发展提供了巨大的基础。
硅基光子学得到了广泛的应用，例如通信、计算、检测、感知和操纵。
2. 国内外研究现状硅基光子学的研究在国外已经得到了较为成熟的发展。
例如，美国、日本和欧洲等国和地区已经有许多知名的硅基光子学研究所和公司。
在国内，近几年来，各大高校和科研机构也开始加强硅基光子学研究力度。
例如，中科院武汉物理与数学研究所、中科院苏州纳米技术研究所、中国科学院西安光学精密机械研究所等都在该领域取得了重要成果。
目前，硅基光子学的研究方向主要包括以下几个领域：2.1 硅基光波导硅基光波导是硅基光子学重要的基础技术。
硅基光波导可以将光导向准确的路径，从而实现高速、高效率和低损耗的信息传输。
硅基光波导技术是硅基光子学实现低成本和高性能光电子器件的关键。
2.2 硅基光器件设计设计不同类型的硅基光器件是硅基光子学的又一个重要研究方向。
例如，硅基光耦合器、硅基光调制器、硅基光放大器和硅基光激光器等。
这些器件的设计和制造是构建硅基光子学系统不可或缺的步骤。
2.3 硅基光子系统硅基光子系统结合了硅基光波导和硅基光器件。
这种系统利用硅材料的优势，使用制造集成电路的技术制造复杂的光电子集成芯片。
目前，硅基光子系统已被用于光通信、光计算、光传感和生物医学等领域。
3. 未来趋势随着信息技术的不断发展，硅基光子学将会在各个领域得到更广泛的应用。
硅基光子学器件及其制备技术的发展
硅基光子学器件及其制备技术的发展随着人类社会的不断发展和科技水平的不断提高，大家对于信息的传输和处理的需求也越来越高。
在众多的技术手段中，硅基光子学器件可以说是一种非常重要的技术，因为它可以提供非常高的速度和稳定性，可以大大提高我们的生产力和效率。
本文将介绍硅基光子学器件及其制备技术的发展。
1.硅基光子学器件的基本概念硅基光子学器件是一种利用硅材料制造的光电器件，其最大的特点就是具有非常高的速度和稳定性。
它主要由光器件和电器件两部分组成，其中光器件可以用来转换光信号，而电器件则可以用来控制光器件的工作。
硅基光子学器件一般分为两种类型，分别是硅基光调制器和硅基激光器。
前者主要用于对光信号的控制，可以将光信号进行调制，从而实现光信号的传输和处理。
而后者则是用来产生光信号的，可以将电信号转换成光信号。
2.硅基光子学器件的应用领域硅基光子学器件的应用领域非常广泛，主要包括信息传输、光学通信、生物医疗、光学传感等领域。
其中，光学通信是硅基光子学器件应用最为广泛的领域。
在现代社会中，随着通信技术的不断发展，人们对于高速、安全的信息传输的需求也越来越大。
而硅基光子学器件可以帮助我们实现高速的光学通信，从而提高我们的生产力和效率。
3.硅基光子学器件的制备技术硅基光子学器件的制备技术是非常重要的，它决定了硅基光子学器件的性能和应用。
现在，硅基光子学器件的制备技术主要有三种：晶体硅技术、SOI技术和SiGe技术。
晶体硅技术是最早出现的一种制备技术，其主要特点是在单晶硅片上进行加工。
这种制备技术具有简单、成本低的优势，但是其制备的硅基光子学器件的性能和稳定性相对较差。
而SOI技术则采用了硅上绝缘体的技术，在硅片上隔离出一个电气隔离的层，可以大大提高硅基光子学器件的速度和性能。
而SiGe技术则是将硅和锗进行复合，从而产生一种新的材料，可以大大提高硅基光子学器件的速度和稳定性。
4.硅基光子学器件的未来发展方向硅基光子学器件作为一种非常重要的技术，其未来发展方向也备受关注。
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第４ ２卷 第 ９期
２１ ０ ２年 ９月
激 光 与 红 外
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Ｖｏ ． １４２， ． Ｎｏ ９
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基 金项目： 北京市属高等学校科学技 术与研究生 教育创新 工程 建 设 项 目（ ｏ Ｐ Ｍ２ １ ＿ １２ ３ １３ ３ ） 助 。 Ｎ ． Ｘ ０ １０ ４ １— １６ ４ 资 作者 简介 ： 陈媛嫒 （９ ９一） 女 ， 士， １７ ， 博 副教 授 ， 主要从事半 导体 光波导器件的研究 。Ｅ ｍａ ：ｈｎ ｙ＠１３ ｃｍ — ｉ ｃ ｅ．Ｙ ６ ．ｏ ｌ 收 稿 日期 ：０ １１－９； 订 日期 ：０ ２ －８ ２ １ —２２ 修 ２ １ ￣１１
１ 引 言
有 晶片 尺寸 大 ； 学 、 热 电学性 能 良好 ； 易加工 ， 机械 性
第 八 届 Ⅳ族 光 子学 国际会 议 （ｈ Ｉ Ｅ ｔｒ ｔｅ８ Ｅ Ｅ Ｉ ｅ— ｎ
ｎｔ ｎ ｌ ｏｆｒｎｅｏ ｒｕ ｈｔｎｃ ， Ｆ ２ ） ａ ｏ ａ Ｃ ｎｅｅ ｃ ｎＧ ｏ ｐＩ Ｐ ｏ ｉｓＧ Ｐ ０ ｉ Ｖ ｏ １ １
艺更 为硅 光子 学提供 了坚实 的技术 基础 。根据 第 八届 Ⅳ 族 光 子 学 国 际会 议 的信 息 ， 文章 综 述
了硅 基 光 波 导技 术特 别 是 Ｓ Ｉ 波 导技 术 研 究 的最 新进 展 ， 重介 绍 了光 调 制器 、 波长 光 Ｏ 光 着 亚 栅、 混合 集成 、 封装 以及 波导加 工等 方 面的新 理念 与新 方法 。
形 式增 长 。硅 作 为 一种 价 格 低 廉 的半 导 体 材 料 ， 具
９４ ７
激 光 与 红 外
第４ ２卷
在硅 平 台上 与 Ｃ Ｓ电子技 术兼 容 的光发射 机 ＭＯ 也是 近些 年 的研究 热点 。特别 是硅 基线 波导 的微 环
Ｌｎ ｅ ｍ ｎ 人利用 ３Ｄ直 写 的光 刻技 术 ， 作 了 ｉｄ ｎ ａ ｎ等 制
扩 大与硅 光子 学 的迅猛 发展 是密 不可 分 的。近 十年 来 硅光 子学相 关论 文数 目和引用 次数 几乎 是呈 指数
学 的一 些最 新进 展 ， 别 是 对 器件 的工 作原 理 和 结 特
构 进行 了重 点分 析介 绍
２ 光 调制 器
。
光 调 制器是 近 年来在 Ⅳ族 光子 学领域 的研 究热
一
种 单模 的光子 线连 接 （ ＷＢ） Ｐ 自由形 式波 导 ， 现 实 了两 个不 同 的纳 米 光 子 芯 片 间 的连 接 。如 图 ８ ａ （）
谐振 器 （ Ｒ） ＭＲ 具有 低功耗 和 小 尺寸 的 特点 ， 以和 可 半导 体光 放 大器组 成 的硅基线 波 导混合 激光 器 。但 是 ＭＭＲ 光 调 制 器 工 作 波 长 范 围 的 典 型 值 只 有 ０ １ｎ 比较 窄 ， 温 度 变 化 时 仍 然 保 持 与 激 光 光 ． ｍ， 在
又会 增 加 额 外 的静 态 功 耗 。Ｓｏ—ｗ ｎＪｏｇ等 人 ｅｋＨ ａ ｅｎ
报 道 了集 成 了级 联 的 ＭＲ 的 ＭＺ调 制 器 的外 腔 激 Ｒ
层 为 Ｓ８聚合物 ， ｕ 折射 率为 １５ 。Ｐ ．６ ＷＢ的跨 度距 离
约为 ８ ｍ， 芯 片 间 间隙 约为 ２ ｍ。测 量 Ｐ ０Ｉ 两 ｘ ０ ＷＢ 度 的 机 械 对 准 ， 可 能 实 现 高 自 动 化 程 度 的 产 有
・
综述 与评论 ・
从 Ｇ Ｐ ０ 硅 光 子 学 的 进 展 Ｆ２１ １看
陈媛 媛 余 金 中 ，
（． １ 北京工商大学计算机与信息工程学院 ， 北京 １０ ４ ； ． ０ ０ ８ ２ 中国科学院半导体研究所集成光电子国家重 点实验室 ， 北京 １０ ８ ００ ３）
摘
要 ： 导体硅 材 料不仅 是 一种 电子材 料 ， 半 也是 一种合 适 的光 子材料 。成 熟 的微 电子加工 工
能好 ； 成熟 的微 电子 工 艺 兼 容 等优 点 。虽 然 硅 材 与 料也 存 在发光 困难 ， 电光 系数小等 缺 陷 ， 一定 程度 上 阻碍 了其发 展速 度 。但 硅仍 不失 为一种 非 常有潜 力 的光子 学材 料 。通过 自由载流子 色散 效应 进行 电光 调 制和 混合集 成 的方式 ， 在光 子 学 领 域仍 然 是 大 硅
ｊ
量
Ｉ 要
５ ℃ １ ５ ０Ｇ ｌ ０ 船 ｗａ ｅ ｅ ｇ ｈ ｎ ｖ ｌｎ ｔ ／ ｍ １９ ５０
会 影 响波导 的传输 损耗 。使用 热氧 化 的方法 在一定 程 度上 可 以减 小硅 波 导 表 面粗 糙 度 ， 要 求 高 温 的 但 加 工过程 。Ｊ ｇａ ａ 等人 报道 了使用 氢离 子 处理 ｉ ｎｎＣ ｉ ｎ 硅 波导 以获得 光滑 的表 面 。实验 中使用 氢和水 混合
Ｔ ｅ ｍｏ ｕ ａｏ ，ｕ ｗ ｖ ｌ ｎ ｔ ｒｔ ｇ ｈ ｂ ｄ ｉｔ ｇａｉ ｎ ｐ ｃ ａ ｉ ｇａ ｄ ｗａ ｅ ｕ ｄ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓａ ｅ ｉｔｏ ｕ ｅ ｅ ａｌ ｈ ｄ ｌｔ ｒ ｓ ｂ ａ ｅｅ ｇｈ ｇ ａｉ ， ｙ ｒ ｅ ｒ ｔ ， ａ ｋ ｇｎ ｎ ｖ ｇ ｉ ｅｎ ｗ ｒｃ ｓ ｒ ｒｄ ｃ ｄ ｉ ｄ ｔｉ． ｎ ｉ ｎ ｏ ｎ ｎ Ｋｅ ｒ ｓ： ＯＩ ｏ ｔ ａ ａ ｅ ｕ ｄ ； ｉ ｃ ｎ ｂ ｓ ｄ； ｈ ｔ ｎ ｃ ； Ｆ ２ １ ｙ ｗｏ ｄ Ｓ ； ｐ ｉ ｌｗ ｖ ｇ ｉ ｅ ｓｌ ｏ — ａ ｅ ｐ ｏｏ ｉ ｓ Ｇ Ｐ ０ ｃ ｉ １
源 的波 长 匹配 比较 困难 。而 通过 热调节 机制来 控 制
所示 ， 光子 芯 片和光纤 末端 都 固定在通 用 的载体 上 ， 并 用 光刻胶 掩埋 。光 子线 连 接 的 ３ Ｄ结 构 通过 脉 冲
激光 聚焦下 的双 光子 聚合来 实现 。实 际制作 的光子
线连 接如 图 ８ ｂ 所示 。Ｐ （） ＷＢ的 直径 约 ２ ｍ。芯
有 可为 的。本 文 概 述 了 Ｇ Ｐ ０ １上 报 道 的 硅 光 子 Ｆ２１
已于 ２ １ 年 ９月 １ 日到 １ 日在 英 国伦 敦 召开 。 ０１ ４ ６
该 系列 会议 自 ２０ 首届 举办 以来 ， 与的研 究 团 ０４年 参 体越来 越 多 ， 议 收到 的论文 数从 首届 的 ７ 会 ０多篇 逐
鍪 ℃ ｉ 盆 ℃ ｌ 帖 ℃ Ｉ ： ℃ — ８
度变化时共 振波长 向长波 方 向移 动 ， 值大 约为 其
＋ ．７ ｍ ￣ 在 不 提 供 外 加 热 调 节 机 制 的 条 件 ００７ｎ ／３，
下， 完全 能够 适应 环境 温 度 的变 化 ， 图 ７所 示 ， 如 在 ２ 【和 ５ ５ｃ ＝ ５℃ ，０ Ｇ ／ 的速率 下 中均可 以获得 清 晰 １ ｂ ｓ
（ ） 脊 型 线 波 导 的截 面 图 ｂ硅
（ ） 物 图 ｂ买
图 ６ 外腔激光器和光调制器组成 的 ＭＲ Ｒ基光 发射机 的示意图及硅脊型线波导 的截面图
图 ８ 光 子 线 连 接 原 理 图 及 实物 图
６ 波导 加工