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微转印技术在光子器件异质集成中的应用(特邀)
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作者 张明新 刘小亚 +3 位作者 周嘉成 吕俊鹏 倪振华 王俊嘉 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第7期246-258,共13页
硅基光子集成电路在过去的几年中取得了显著进展。尽管在众多领域都有应用,但由于硅材料本身的局限性,某些功能仍然难以实现。为了提升光子芯片性能并降低片上系统成本,研究人员探索了多种异质集成方法。传统的芯片集成技术例如晶圆键... 硅基光子集成电路在过去的几年中取得了显著进展。尽管在众多领域都有应用,但由于硅材料本身的局限性,某些功能仍然难以实现。为了提升光子芯片性能并降低片上系统成本,研究人员探索了多种异质集成方法。传统的芯片集成技术例如晶圆键合和倒装焊接技术已经在工业上的得到了验证和应用,但这些方法在选用良品芯片和相对成本方面都存在各自的局限性。微转印技术作为一种新型的异质集成方案,能够实现晶圆级大规模集成激光器、调制器、探测器多种光电子组件,显著提高生产效率并降低制造成本。文中总结了利用微转印技术在硅光子平台上实现异质集成的研究进展,回顾了该技术在多种光电子组件中的应用,并对微转印技术的未来发展进行了展望。 展开更多
关键词 光电子学 硅基光子集成电路 异质集成 微转印技术
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集成电路发展与光电融合探讨
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作者 张新全 肖希 《光通信研究》 北大核心 2025年第2期1-8,共8页
经过60余年指数级高速发展,集成电路最先进制程工艺节点已来到1 nm。近10年来集成电路的发展在转向,从平面等比例微缩转为三维等效微缩,从性能驱动转为功耗驱动,从单元集成转为系统集成,业界普遍认为已进入到“后摩尔时代”。当前,集成... 经过60余年指数级高速发展,集成电路最先进制程工艺节点已来到1 nm。近10年来集成电路的发展在转向,从平面等比例微缩转为三维等效微缩,从性能驱动转为功耗驱动,从单元集成转为系统集成,业界普遍认为已进入到“后摩尔时代”。当前,集成电路面临着3大技术难题,尺寸缩减举步维艰,不仅制程升级放缓,而且代价超百亿美金,格罗方德等部分晶圆厂已放弃进军更先进制程,仅台积电(TSMC)、三星、Intel和Imec等极少数晶圆厂在继续向前推进“深度摩尔”。文章从集成度和能耗两个维度分析了可供深度摩尔继续利用的理论空间,并简要介绍了国际器件与系统路线图(IRDS)关于未来15年的技术演进路线图。“超越CMOS”致力于通过原理、材料和结构等创新找到显著优于传统互补金属氧化物半导体(CMOS)的可能器件和方法,这方面的探索尚属于学术前沿研究阶段。产业界对于系统级封装(SiP)、异质集成和芯粒(Chiplet)等“扩展摩尔(MtM)”技术更为关注。由于信息硬件技术当前遇到的困难和限制是源自电子的物理特性,光子作为与其物理秉性相异的信息载子被寄予厚望,正从传统的传输技术泛化为信息通信技术(ICT)的全尺度连接手段,并逐步进入计算、处理和路由等复杂功能域,光电融合逐渐成为信息技术的重要发展方向。光电融合主要体现于两个维度,一是功能维度协同化,二是硬件维度一体化。文章对这两个维度的进展进行了介绍,并指出以硅为基础的多材料异质集成和混合集成是当前芯片层面光电融合的着眼点,使得光电子发展呈现出“微电子化”的显著特征。光电融合刚起步,在其探索过程中,文章作者认为:一是要重视系统架构层面的适应性改变,不能仅停留于芯片层面;二是融合尚需新材料、新型器件、新工艺、新设备和新系统等多方面创新;三是不能把光电融合狭隘地局限于当前业界着力的MtM方向,还应看到其在Beyond CMOS方向的诸多可能性。 展开更多
关键词 集成电路 后摩尔 扩展摩尔 光电融合
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基于集成光子储备池的时间序列任务预测 (特邀)
3
作者 裴丽 丁保钦 +4 位作者 白冰 白博文 隋娟 王建帅 宁提纲 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期30-39,共10页
光子储备池因其反馈连接的拓扑结构,在时间序列任务中展现出巨大潜力,主要形式包括延时型、波导型、空间光型和空腔型储备池。其中,波导型集成光子储备池具有并行输入和高集成度的特点,在时间序列二进制任务中表现突出。然而,针对更复... 光子储备池因其反馈连接的拓扑结构,在时间序列任务中展现出巨大潜力,主要形式包括延时型、波导型、空间光型和空腔型储备池。其中,波导型集成光子储备池具有并行输入和高集成度的特点,在时间序列二进制任务中表现突出。然而,针对更复杂的模拟数值预测任务,传统方法下的单个集成光子储备池因物理节点数量有限,导致计算性能不足。为解决这一问题,提出了一种32节点梅花形光子储备池芯片,外围节点作为输入输出节点,各输入节点通过强度调制引入非线性效应,接收不同的调制信号,各输出节点基于历史数据,采用向量自回归算法进行训练,从而实现更高效且精确的时间序列预测任务。研究结果表明:通过优化输入策略、芯片设计和训练算法,32节点集成光子储备池相较于传统延时型光子储备池,在预测任务中的RMSE和NMSE指标分别提升了两个和一个数量级,使波导型集成光子储备池在时间序列预测任务中成为有力竞争方法。 展开更多
关键词 光子储备池 时间序列预测 集成光学 向量自回归
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High polarization extinction ratio achieved base on thin-film lithium niobate
4
作者 YANG Yong-Kang GUO Hong-Jie +5 位作者 CHEN Wen-Bin QU Bai-Ang YU Zhi-Guo TAN Man-Qing GUO Wen-Tao LIU Hai-Feng 《红外与毫米波学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期827-831,共5页
This article introduces a method of achieving high polarization extinction ratio using a subwavelength grating structure on a lithium niobate thin film platform,and the chip is formed on the surface of the lithium nio... This article introduces a method of achieving high polarization extinction ratio using a subwavelength grating structure on a lithium niobate thin film platform,and the chip is formed on the surface of the lithium niobate thin film.The chip,with a length of just 20μm,achieved a measured polarization extinction ratio of 29 dB at 1550 nm wavelength.This progress not only proves the possibility of achieving a high extinction ratio on a lithium niobate thin film platform,but also offers important technical references for future work on polarization beam splitters,integrated fiber optic gyroscopes,and so on. 展开更多
关键词 lithium niobate thin film lithium niobate subwavelength grating polarization extinction ratio photonic integrated circuits
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集成可编程光芯片的研究与功能验证
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作者 李智慧 梁宇鑫 +4 位作者 范诗佳 廖海军 刘大鹏 冯靖 崔乃迪 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1524-1533,共10页
随着对高速、超紧凑数据信号管理需求的日益增长,光子集成电路(Photonics Integrated Circuits,PIC)在先进的光子信号处理中受到广泛关注,其中可编程光芯片因其特有的通用性、可重构特性逐渐受到开发者的青睐.本文依托联合微电子中心有... 随着对高速、超紧凑数据信号管理需求的日益增长,光子集成电路(Photonics Integrated Circuits,PIC)在先进的光子信号处理中受到广泛关注,其中可编程光芯片因其特有的通用性、可重构特性逐渐受到开发者的青睐.本文依托联合微电子中心有限责任公司(United MicroElectronics Center Co.Ltd,CUMEC)的绝缘体上硅(Silicon-On-Insulator,SOI)自主工艺平台,设计并制备了包含9个六边形单元的3×3六边形架构可编程光芯片,利用迭代扫描法实现了消光比高达30 dB的开关电压标定,并通过扁平化版图优化设计使芯片尺寸降低了21%;采用此可编程光芯片进一步完成了典型功能验证:通过对输入输出端的可调基本单元(Tunable Basic Unit,TBU)耦合系数进行调谐,可实现消光比、谐振波长、自由光谱范围可调的马赫曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)/微环谐振腔(Micro-Ring Resonator,MRR),消光比可高达42.3 dB/28 dB;可实现延时量大范围可调谐的延时线及任意输入/输出端口之间的路由.该芯片是目前世界上规模最大的六边形架构可编程光芯片,并实现了与有源单元的单片集成,在微波光子信号处理、化学生物传感、量子信息、光计算领域具有广阔的应用前景. 展开更多
关键词 光子集成电路 可编程光芯片 可重构 硅光平台 功能验证
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微波光子集成及前沿展望(特邀) 被引量:9
6
作者 李明 郝腾飞 +5 位作者 潘时龙 邹喜华 恽斌峰 邹卫文 李伟 闫连山 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第7期25-38,共14页
微波光子学是一门融合了微波技术和光子技术的交叉学科,是研究光波和微波在媒质中的相互作用以及在光频域实现微波信号的产生、处理、传输及接收的微波光波融合系统。由于现有的微波光子系统大多由分立器件组成,在体积、功耗、稳定性、... 微波光子学是一门融合了微波技术和光子技术的交叉学科,是研究光波和微波在媒质中的相互作用以及在光频域实现微波信号的产生、处理、传输及接收的微波光波融合系统。由于现有的微波光子系统大多由分立器件组成,在体积、功耗、稳定性、成本等方面仍有待提升,因此集成化是微波光子技术发展的必然趋势。文中探讨了微波光子集成技术面临的主要科学与技术问题,总结了该技术的发展现状和前沿研究进展,并对其未来发展前景进行了展望。 展开更多
关键词 微波光子学 集成微波光子学 光电子学 光电集成 光子集成电路
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液态金属离子源聚焦离子束系统在微米/纳米技术中的应用 被引量:6
7
作者 董桂芳 张克潜 +1 位作者 汪健如 应根裕 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第6期110-114,共5页
随着微米/纳米科学技术的发展,微细加工微区分析所用的主要技术之一──聚焦离子束技术引人注目.本文简述了具有液态金属离子源的聚焦离子束技术的主要功能,着重报道了近年来该技术在下述领域中的应用:(1)半导体大规模集成电路... 随着微米/纳米科学技术的发展,微细加工微区分析所用的主要技术之一──聚焦离子束技术引人注目.本文简述了具有液态金属离子源的聚焦离子束技术的主要功能,着重报道了近年来该技术在下述领域中的应用:(1)半导体大规模集成电路器件的集成、失误诊断和修复.(2)光电子集成技术中量子阱激光器和光纤相位掩模的制备及量子效应研究.(3)超导器件和真空微电子器件的研制.(4)二次离子质谱分析和透射电子显微镜样品的制备. 展开更多
关键词 聚焦离子束 液态金属离子源 IC 微米/纳米技术
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采用APD单光子阵列读出集成电路的红外测距技术 被引量:5
8
作者 吴金 俞向荣 +2 位作者 史书芳 郑丽霞 孙伟锋 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期69-74,共6页
红外单光子探测因其超高的检测灵敏度和信噪比,有效提升了弱光检测系统的性能水平。基于TSMC 0.35μm CMOS工艺,提出了一种阵列型数字式红外读出电路及其应用系统的设计方法。采用由OSC多相时钟构成的低段全局共享TDC和高段像素独享TDC... 红外单光子探测因其超高的检测灵敏度和信噪比,有效提升了弱光检测系统的性能水平。基于TSMC 0.35μm CMOS工艺,提出了一种阵列型数字式红外读出电路及其应用系统的设计方法。采用由OSC多相时钟构成的低段全局共享TDC和高段像素独享TDC的两段式阵列结构,在170 MHz时钟频率下,实测获得了小于1 ns的时间分辨率和3μs的量程,并在1 k Hz的帧率下采用串行模式输出数据,经相关数据处理,最终实现测距轮廓成像的功能。 展开更多
关键词 读出集成电路 接口 时间数字转换器 光子 雪崩光电二极管
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光子集成技术及产业发展研究 被引量:4
9
作者 吴冰冰 赵文玉 张海懿 《电信科学》 北大核心 2015年第1期116-121,共6页
针对光子集成这一未来光器件的主流发展方向,报告了光子集成的技术发展和产业发展现状,在此基础上对光子集成面临的主要挑战和未来应用前景进行了分析,并探讨了我国光子集成技术及产业发展的策略建议。
关键词 光子集成 光器件 光通信
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光子集成研究进展 被引量:5
10
作者 陈向飞 唐松 《电信科学》 北大核心 2015年第10期1-8,共8页
为了适应互联网及无线通信的快速发展,对分立的半导体器件的集成是目前光通信领域的研究热点,是未来光通信系统硬件的发展方向。首先介绍了光子集成的研究背景,探讨了制作光子集成芯片的必要性与紧迫性。接着介绍了目前主流的光子集成... 为了适应互联网及无线通信的快速发展,对分立的半导体器件的集成是目前光通信领域的研究热点,是未来光通信系统硬件的发展方向。首先介绍了光子集成的研究背景,探讨了制作光子集成芯片的必要性与紧迫性。接着介绍了目前主流的光子集成技术以及国际上的研究成果。最后对光子集成面临的挑战及问题做了相关的论述,探讨了光子集成技术的发展趋势及其应用领域。 展开更多
关键词 光子集成 半导体器件 光电子
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SPAD阵列读出电路关键技术与发展趋势(特邀) 被引量:1
11
作者 郑丽霞 吴金 +4 位作者 孙伟锋 万成功 刘高龙 王佳琦 顾冰清 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期43-51,共9页
首先针对SPAD阵列读出电路的特点,将电路主要分成接口电路与信号处理电路两大部分,其次根据单光子雪崩光电探测器的阵列的不同应用场景,阐述了集成读出电路中核心电路模块设计的关键技术。分别从SPAD的接口电路设计、两种典型应用成像模... 首先针对SPAD阵列读出电路的特点,将电路主要分成接口电路与信号处理电路两大部分,其次根据单光子雪崩光电探测器的阵列的不同应用场景,阐述了集成读出电路中核心电路模块设计的关键技术。分别从SPAD的接口电路设计、两种典型应用成像模式(光子计时、光子计数)中核心电路的设计方面,详细分析此类电路的关键技术以及国内外研究团队在此类电路的研究进展与存在的问题。最后根据目前国内外研究的进展情况,分析了SPAD阵列集成读出电路的发展趋势以及各类电路存在的设计重点与难点,为SPAD阵列读出电路的设计提供一些参考。 展开更多
关键词 读出电路 淬灭电路 飞行时间 光子计数
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Bragg光纤与集成光子器件的耦合研究 被引量:1
12
作者 于兵 陈晓晔 +2 位作者 杨斐 孙小菡 葛俊祥 《光通信技术》 北大核心 2015年第11期23-25,共3页
基于三维有限元束传播法(FEBPM)对Bragg光纤与光子集成器件的耦合进行了定量分析,研究并获得了Bragg光纤的层数、纤芯半径以及光纤与器件之间空气间隙对耦合效率的影响。结果表明,空气芯型Bragg光纤与光子集成器件耦合可以实现最低小于1... 基于三维有限元束传播法(FEBPM)对Bragg光纤与光子集成器件的耦合进行了定量分析,研究并获得了Bragg光纤的层数、纤芯半径以及光纤与器件之间空气间隙对耦合效率的影响。结果表明,空气芯型Bragg光纤与光子集成器件耦合可以实现最低小于1.2d B的耦合损耗。 展开更多
关键词 有限元束传播法 完全匹配层 BRAGG光纤 集成光子器件 耦合损耗
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光子集成技术在波分多路系统的应用 被引量:6
13
作者 张煦 《光通信技术》 CSCD 1995年第1期1-4,44,共5页
本文介绍光子学的一种新趋向,即光子集成(PIC)技术在波分多路(WDM)光纤通信系统应用的初步尝试。在说明WDM系统在高速光纤通信网的重要性和PIC技术在WDM系统应用的必要性之后,本文列举Bellcare最近研制P... 本文介绍光子学的一种新趋向,即光子集成(PIC)技术在波分多路(WDM)光纤通信系统应用的初步尝试。在说明WDM系统在高速光纤通信网的重要性和PIC技术在WDM系统应用的必要性之后,本文列举Bellcare最近研制PIC/WDM取得初步成功的两个例子:一是多路光载波的MQW/DFB激光管阵列,用于WDM发送机;二是InP平面反射光栅合波/分波器,有助于WDM网中各种功能器件的集成。 展开更多
关键词 光纤通信 波分多路 光子集成
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光纤通信技术发展动向评析 被引量:3
14
作者 张煦 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第5期58-64,共7页
概述信息业务种类和数量需求的增长趋势.说明通信扩大建设对光纤技术发展的原则性要求,包括延长传输距离,加大传输容量,发掘利用已设光纤的潜力和设计今后应用的新型光纤,光子器件和集成的加快研究开发,以及新技术必须提高可靠性... 概述信息业务种类和数量需求的增长趋势.说明通信扩大建设对光纤技术发展的原则性要求,包括延长传输距离,加大传输容量,发掘利用已设光纤的潜力和设计今后应用的新型光纤,光子器件和集成的加快研究开发,以及新技术必须提高可靠性和降低成本等要求.介绍光纤通信新技术近年研究、实验和应用的进展趋向,包括光纤放大器、密集波分多路、非零色散光纤和高性能光子器件与集成等新技术的进展.解释光纤通信在各种通信网中实际应用的不同考虑,包括在长途骨干网、市内接入网、有线电视网、专用区域网和海底通信线路等场合的应用发展趋势. 展开更多
关键词 光纤通信 波分多路 光纤色散 通信网 发展动向
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长途高速通信主干线的技术考虑 被引量:3
15
作者 张煦 《光通信研究》 北大核心 1997年第1期1-5,42,共6页
阐述我国长距离、高速率通信主干线在设计时应行考虑的主要技术问题,包括工作波长的选择,单模光纤的新设计,光纤放大器的应用,密集波分多路系统的应用,对光子器件和光子集成的要求。
关键词 通信线路 光放大器 波分多路 光子集成
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二维光子晶体非对称Mach-Zehnder自准直传感器研究
16
作者 王宇飞 邱怡申 +3 位作者 陈曦曜 强则煊 赖国忠 邱晖晔 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1958-1961,共4页
基于自准直效应,通过在二维空气柱型光子晶体非对称Mach-Zehnder干涉仪长臂上设置传感区域,设计了一种自准直传感器.平面波展开法确定了入射光的自准直频率范围,时域有限差分法分析了传感器的灵敏度达到68nm/RIU,采用单频光入射实现了... 基于自准直效应,通过在二维空气柱型光子晶体非对称Mach-Zehnder干涉仪长臂上设置传感区域,设计了一种自准直传感器.平面波展开法确定了入射光的自准直频率范围,时域有限差分法分析了传感器的灵敏度达到68nm/RIU,采用单频光入射实现了传感模拟.该传感器完全依赖自准直导光,无需引入任何缺陷波导,大大降低了制作工艺要求,其大小只有十几个微米,能够满足超紧凑、高灵敏度、廉价和无标记的要求. 展开更多
关键词 光子晶体 自准直 传感器 光子集成芯片
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超高速光通信的新技术及应用 被引量:2
17
作者 吕建新 《电信科学》 北大核心 2011年第11期127-133,共7页
介绍了40 Gbit/s、100 Gbit/s及以上速率超高速光通信中将会用到的新技术,包括相位调制、正交幅度调制、多电平调制等新型调制技术,偏振复用和正交频分复用等新型复用技术,相干接收技术,光子集成技术。最后介绍了这些新技术在400 Gbit/s... 介绍了40 Gbit/s、100 Gbit/s及以上速率超高速光通信中将会用到的新技术,包括相位调制、正交幅度调制、多电平调制等新型调制技术,偏振复用和正交频分复用等新型复用技术,相干接收技术,光子集成技术。最后介绍了这些新技术在400 Gbit/s、1 Tbit/s等超高速光通信上的应用以及超高速光通信方面的研究进展,实现了1 Tbit/s速率下CO-OFDM 1 040 km的普通单模光纤的无误码传输。 展开更多
关键词 相位调制 正交幅度调制 多电平调制 偏振复用 正交频分复用 相干接收 光子集成
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集成电路技术对通信发展的影响 被引量:1
18
作者 张煦 《光通信技术》 CSCD 北大核心 1998年第4期251-256,共6页
首先说明晶体管和激光管的发明、微电子集成电路、光电子集成和光子集成不断快速进展的情况。于是,叙述几项重要的信息设备技术:(1)处理器、存贮器、计算机;(2)磁盘、光盘、大容量存储;(3)程控交换系统;(4)光纤固定通信网... 首先说明晶体管和激光管的发明、微电子集成电路、光电子集成和光子集成不断快速进展的情况。于是,叙述几项重要的信息设备技术:(1)处理器、存贮器、计算机;(2)磁盘、光盘、大容量存储;(3)程控交换系统;(4)光纤固定通信网和无线移动通信网。这些重要应用的发展受到集成电路技术的深刻影响,因而能够以惊人速度持续向前跃进。 展开更多
关键词 集成电路 微电子技术 光子技术 光纤通信 通信网
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分块式平面光电侦察成像系统发展概述 被引量:6
19
作者 余恭敏 晋利兵 +2 位作者 周峰 童锡良 陈世平 《航天返回与遥感》 CSCD 2018年第5期1-9,共9页
基于光子集成回路的干涉成像系统体积小、质量轻、功耗小、易于加工测试,且系统分辨率不受单个透镜口径尺寸的限制,是未来发展方向之一。文章首先简述了分块式平面光电侦察成像系统(SPIDER)的基本原理与组成,并对SPIDER的发展状况进行... 基于光子集成回路的干涉成像系统体积小、质量轻、功耗小、易于加工测试,且系统分辨率不受单个透镜口径尺寸的限制,是未来发展方向之一。文章首先简述了分块式平面光电侦察成像系统(SPIDER)的基本原理与组成,并对SPIDER的发展状况进行了概述,详细分析了各阶段光子集成回路布局、功能变化;分析与总结了SPIDER的关键技术;最后,对该技术未来发展趋势、应用前景进行了分析和讨论。分析表明:SPIDER正朝着基线更长、大规模低功耗高集成度、宽谱段成像方向发展,应用前景广泛。 展开更多
关键词 干涉成像 光子集成回路 阵列波导光栅 基线优化 航天遥感
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具有长程传播和亚波长模式局域性的混合双楔形等离子体波导(英文) 被引量:1
20
作者 岳文成 姚培军 +1 位作者 陈小林 陶润夏 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期663-667,共5页
提出一个混合双楔形等离子体波导,该波导由两个楔形介质波导和一个菱形金属线组成.电介质楔形波导模式和长程表面等离子体模式的耦合使得该波导可以获得低损耗的传播和超深的亚波长的模式局域性.混合双楔形等离子体波导在得到一个532μ... 提出一个混合双楔形等离子体波导,该波导由两个楔形介质波导和一个菱形金属线组成.电介质楔形波导模式和长程表面等离子体模式的耦合使得该波导可以获得低损耗的传播和超深的亚波长的模式局域性.混合双楔形等离子体波导在得到一个532μm的传播长度的同时可以得到一个2. 9×10^(-3)的超小的归一化模式面积或者在得到一个6. 2×10^(-3)的归一化模式面积的同时可以得到一个3 028μm的超长的传播距离.此外,还研究了制作过程中可能存在的误差对该波导模式性质的影响.计算结果表明,该混合双楔形等离子体波导具有一定的制作容差性. 展开更多
关键词 波导 表面等离子体 光子集成电路
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