超宽带光电子芯片技术研究

来源 :半导体光电 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bee2357
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超宽带光电子芯片是下一代无线通信、先进电子信息装备中光纤传输与信号处理的关键元器件,芯片中光子、电子、电磁场之间的相互作用是决定芯片性能的核心因素.文章通过介绍超宽带光电探测器芯片、电光调制器芯片等方面的研究进展,分享课题组在破解上述核心科学问题、提高芯片性能的关键技术方案.
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高性能的光子模拟处理芯片是微波光子处理系统的核心部件,文章通过优化光波导网络结构,实现了一种超宽带可重构的光子模拟运算芯片,通过配置拓扑网络结构实现了多种运算功能的任意切换以及同种功能的运算阶数可调谐.同时,研究了具有自配置能力的光学矩阵计算芯片,以及用于图像处理的片上光子卷积加速器.最后,对微波光子系统与人工智能的交叉融合进行了展望.
智能光子处理系统(IPS)融合了人工智能(AI)技术和光子技术,旨在实现智能、高速、大带宽、高性能的信号处理.IPS主要包括人工智能赋能的多功能光子处理系统、光子辅助的人工智能信号处理系统和基于神经拟态的光子处理系统.文章首先简要介绍了 IPS的概念内涵,然后重点介绍作者所在课题组在人工智能赋能的多功能光子处理系统方面的研究进展,再进一步探讨人工智能赋能研究从不可解释逐渐走向可解释的发展趋势和必要性,接着介绍该课题组已开展的具有一定可解释性的人工智能赋能的光子处理系统研究,最后对全文进行总结.
利用电子束蒸发法在Si衬底上制备了不同厚度的SnO2缓冲层,并使用磁控溅射法制备出上层氧化钒薄膜,研究了 SnO2缓冲层厚度对于氧化钒薄膜微观结构、相组成以及相变性能的影响.结果表明,引入具有四方金红石结构的SnO2缓冲层后,上层氧化钒薄膜的结晶性变好,随着SnO2缓冲层厚度的增加,沉积的氧化钒薄膜中V4+含量逐渐提高,氧化钒薄膜的平均晶粒尺寸增大,成膜质量变好;相变锐度有所降低,热滞回线宽度减小.这些结果表示SnO2缓冲层的引入有利于在硅衬底上生长高质量且相变性能优越的VO2薄膜.
由于具有动力学特性丰富、体积小和易集成等优点,基于半导体激光器的信号产生技术已成为高性能微波光子信号产生的优选方案之一.半导体激光器在合适的外光注入条件下能够工作在单周期振荡态,可突破本征弛豫振荡频率的限制,产生频率大范围可调的微波信号;进一步动态地控制注入参数,能够生成宽带可重构的微波调频信号,在雷达领域具有重要的应用前景.文章首先介绍了基于光注入半导体激光器的宽带微波信号生成机理并实验产生了大时宽带宽积的微波线性调频信号,其中心频率、带宽、时宽和工作频段均可灵活调谐;然后,构建了延时匹配光电反馈环路,
简要回顾了光控相控阵天线的发展历程,介绍了光控相控阵天线的工作原理,探讨了光控相控阵天线在卫星载荷领域的应用优势.指出高通量卫星超宽带应用和多功能载荷多频段应用是卫星通信的发展趋势之一,光控相控阵天线在大口径、超宽带、宽角扫描方面的应用优势明显.
随着电子技术的发展,恒定束宽波束形成技术在应对复杂电磁环境的宽带侦察系统中得到了广泛应用.文章研究了恒定束宽宽带光学多波束形成的原理,给出了利用窗函数获得实现恒定束宽的子带加权矩阵的方法,提出宽带恒定束宽光学多波束形成的系统方案,并通过仿真验证了所提方法可以形成方向性较好的宽带恒定束宽波束方向图.
研究C2 H2+2.5O2+85%Ar预混气发散圆柱形爆轰胞格结构及其临界条件,搭建内径3.2 mm,长500 mm的驱动段钢管和直径32 mm钢化玻璃试验台进行燃爆试验,利用高速摄影技术获得爆轰胞格结构,传感器记录压力数据.选取初始压力分别为55,45,40,30 kPa,得到4种不同的胞格结构.结果显示,初始压力高于临界压力时,柱爆轰产生的胞格随着初始压力增大而减小,且结构清晰,大小规则,胞格结构大体上呈现出内小外大的形式;接近临界压力时,爆轰胞格不明显.
常规的微波光子系统采用强度调制方式实现微波信号的电光转换,由于调制器采用马赫-曾德尔干涉结构(MZI),系统性能不仅受到自身正弦响应特性的制约,而且需要进行偏置点控制,因此存在动态范围受限、系统控制复杂以及3 dB固有损耗带来的效率不足的问题,而采用相位调制可避免该问题.围绕相位调制光传输链路,为了完成相位调制信号的光电解调,文章提出采用薄膜滤波器通过边带抑制与边带选通两种方式实现相位调制到强度调制的转换,并分析了链路射频性能与器件参数之间的映射关系.实测对比了相位调制与常规强度调制链路之间的传输特性,通
介绍了危险化学品企业如何结合单位工作实际,建立健全安全督查机制,通过开展形式多样的自主安全督查,及时发现和消除直接作业环节以及装置生产运行方面存在的安全隐患,剖析问题产生的根源,制定落实有针对性的整治措施,控制施工风险和生产运行风险,补齐安全管理短板,不断提升企业安全管理水平;通过扎实有效的自主管理,主动作为,有效落实企业主体安全责任,促进企业安全平稳发展.
提出了一种适用于电子战应用的宽带大动态微波光子射频前端方案,通过采用双边带抑制载波及微波光子相干接收技术,能够有效改善前端的噪声系数、无杂散动态范围等.在6~18 GHz工作频带内,该射频前端无杂散动态范围达到110 dB·Hz2/3、噪声系数优于8 dB、多通道幅度一致性优于±1 dB、多通道相位一致性优于±10°,实现了宽带射频信号的高性能传输,同时满足阵列光学波束需求.