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镍元素对不锈钢的影响(A)


更新时间:2020-01-30  浏览刺次数:


  原标题:天津工业大学李鸿强课题组:光纤布拉格光栅解调系统全光路的单片光子集成

  天津工业大学李鸿强课题组通过光纤光栅光子学与半导体光电子学之间的交叉融合,首次成功设计和流片出阵列波导光栅解调系统全光路单片异质集成芯片,并由此实现了尺寸仅有5 mm×3 mm超高集成度的光纤布拉格光栅传感解调应用。

  自从1989年美国的Morey等人首次进行光纤光栅的应变与温度传感器研究以来,世界各国都对其十分关注并开展了广泛的应用研究。在短短的20多年时间里,光纤光栅己成为传感领域发展最快的技术,并成功应用在很多领域,如航空航天、土木工程、复合材料、石油化工等。但是目前科学研究和工程应用中光谱分析仪和光纤光栅解调系统普遍存在着体积较大、成本较高等缺点,严重限制了其推广应用的领域。

  近年来,硅基光子集成技术已经发展到了一个崭新的阶段,各个关键的硅基光子器件都已经达到商用化标准,部分性能甚至超过目前的商用器件,引起了产业界的广泛关注。硅基光子学的发展为光学系统的小型化提供了一种可行的技术。它采用成熟的半导体工艺进行制备,可以实现光子集成芯片的低成本、规模化生产。

  尽管国内外在光谱分析仪小型化、微型化和混合光子集成等研究方向上做了相关工作,但是这些光谱仪在应用时都无一例外地需要外接光源和光电探测器等,并不是真正意义上的片上解决方案。

  李鸿强研究团队首次成功设计和流片出阵列波导光栅解调系统全光路单片异质集成芯片,今晚特马 这表明股权众筹平台已经具备了一定的用户基础,并由此实现了尺寸仅有5 mm×3 mm超高集成度的光纤布拉格光栅传感解调应用。研究者对阵列波导光栅解调系统中III-V族光源、多模干涉耦合器、光栅耦合器、阵列波导光栅(AWG)和III-V族光电探测器各功能单元器件的异构集成开展了研究,建立了各功能单元器件的理论模型,开展了各功能单元器件的光学特性方面的数值模拟与设计。完成了2×2多模干涉耦合器的设计,流片后其尺寸为6 μm×57 μm,附加损耗为0.5423 dB,不均匀性为0.0053 dB,波长响应为100 nm;完成了多种传统型和马鞍型1×8 AWG的设计,流片后选定的AWG尺寸为570 μm×300 μm,插入损耗为3.18 dB,串扰为23.1 dB;采用垂直光栅耦合结构分别作为与垂直腔面发射激光器(VCSEL)和光电二极管(PD)异构集成的光学接口,基于光束传播法和时域有限差分法分别设计了输入和输出光栅耦合器;采用顶层Si厚度为220 nm、掩埋层SiO2厚度为2 μm的新型硅基集成电路材料(SOI),流片制作了垂直输入光栅耦合器阵列、2×2多模干涉耦合器、1×8 AWG、垂直输出光栅耦合器阵列;采用苯并环丁烯(BCB)作为键合介质进行了阵列波导光栅解调系统中VCSEL光源阵列、SOI光子集成芯片和PD阵列的三部分键合;完成了其传感解调实验,实验结果表明:阵列波导光栅解调光子集成芯片波长寻址范围1547.5~1552.3 nm,通道间隔2 nm,高手联盟心水论坛4381 形成一套可辐射各区各校的可行性测评系统解调系统波长分辨率约为1 pm,波长精度为±10 pm。该研究结果已发表在Optica [4(7), 692-700 (2017)]上,并被选为当期封面论文。

  光纤布拉格光栅解调全光路光子集成芯片具有结构紧凑、器件一体化、集成度较高、成本较低、可提高光路的稳定性和可靠性等优点,对于未来实现超小体积、低能耗、CMOS工艺兼容的光纤光栅解调系统硅基单片高密度光电子集成起到促进作用。这一工作研究必将对光纤光栅传感解调领域的发展起到重要推动作用,可以被广泛应用于桥梁、建筑物、健康监测、石油工业等领域。未来甚至可将光纤布拉格光栅解调光电子集成芯片植入到服装中,完成人体生理参数的实时测量,这对于人体感染性、肿瘤、心脏等疾病的及时诊断和治疗也具有重要的意义和应用价值。