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硅基光栅耦合封装结构的优化设计

激光技术 2017年第4期41卷 479-483页

作者：宋曼谷曹立强刘丰满薛海韵孙瑜李宝霞中国科学院大学北京100049 中国科学院微电子研究所北京100029 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司无锡214135 西安微电子技术研究所西安710065

为了提高硅基光栅耦合封装结构的耦合效率、增大容差范围,对光栅耦合的结构特性进行了理论分析,并采用时域有限差分法完成了仿真验证,在不改变光栅参量的基础上,对光栅耦合封装结构进行了改进,仿真建立了一款光栅上方和光纤端面分别增... 详细信息

为了提高硅基光栅耦合封装结构的耦合效率、增大容差范围,对光栅耦合的结构特性进行了理论分析,并采用时域有限差分法完成了仿真验证,在不改变光栅参量的基础上,对光栅耦合封装结构进行了改进,仿真建立了一款光栅上方和光纤端面分别增加透镜的优化结构,研究了影响耦合效率的因素。结果表明,增加透镜后,耦合效率有所增加,角度容差和带宽都有一定的优化;在衬底增加反射镜后,对波长1550nm的光耦合效率提高至73.809%。该研究结果可为光栅耦合的封装结构设计提供参考依据。

关键词：光栅封装结构时域有限差分法耦合效率透镜

40Gbit/s甚短距离光传输系统转换器集成电路研究

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40Gbit/s甚短距离光传输系统转换器集成电路研究

全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议

作者：刘丰满陈雄斌刘博杨宇陈弘达中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点联合实验室

本文研究了符合OIF-VSR5-1.0规范的甚短距离(VSR,Very Short Reach)并行光传输系统转换器集成电路,实现了转换器集成电路中帧同步、通道去斜移、比特间差奇偶校验(BIP,Bit Interleaved Parity)等模块的设计,在Altera的Stratix IIGX系列... 详细信息

本文研究了符合OIF-VSR5-1.0规范的甚短距离(VSR,Very Short Reach)并行光传输系统转换器集成电路,实现了转换器集成电路中帧同步、通道去斜移、比特间差奇偶校验(BIP,Bit Interleaved Parity)等模块的设计,在Altera的Stratix IIGX系列的FPGA上实现了转换器集成电路仿真,分析的结果表明所设计的各个模块能正确的实现转换器集成电路的功能,给出了仿真结果。

关键词：甚短距离光传输转换器集成电路帧同步去斜移 STM-256

来源： cnki会议评论

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高频高速高密度光电芯片封装集成技术

高频高速高密度光电芯片封装集成技术

全国第17次光纤通信暨第18届集成光学学术会议

作者：李宝霞薛海韵刘丰满张文奇中国科学院微电子研究系统封装与集成研发中心华进半导体封装先导技术研发中心

随着下一代互联网、移动通信、云计算和大数据的快速发展,以光为信息载体的光互连、光通信、光处理成为信息社会和智能城市发展的基础。针对不同的应用需要不同的光子器件或光电器件,例如,垂直腔面发射激光器（Vertical Cavity Surface ... 详细信息

随着下一代互联网、移动通信、云计算和大数据的快速发展,以光为信息载体的光互连、光通信、光处理成为信息社会和智能城市发展的基础。针对不同的应用需要不同的光子器件或光电器件,例如,垂直腔面发射激光器（Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL）因其阈值电流低、易于制作一维/二维阵列、模场呈圆形易于与光纤耦合等优点成为几米到几百米光互连的主要光源;微纳硅光器件由于可以由现有晶圆代工厂采用与CMOS兼容工艺在8到12英寸硅晶圆上实现,以及微纳硅光器件之间易于单片集成,体积小等优势,成为解决CPU和存储器间互连瓶颈的首选;分布反馈（DFB）激光器因线宽小、直调带宽大、线性度高、输出功率大、可波分复用等优点成为光载无线低成本光源。几乎所有光子器件或光电器件的正常工作都离不开电子器件的帮助,现实应用中通常是光子/光电器件和电子器件的混合系统。本文介绍采用封装技术实现光电混合系统中光子/光电芯片与电子芯片的高频高速高密度集成,以满足对光电混合系统轻薄短小的需求,本文内容包括:（1）基于VCSEL的QSFP光收发模块封装:4路接收4路发射,单通道速率10Gbps和14Gbps,采用VCSEL阵列和PIN探测器阵列与多模光纤带直接耦合。（2）基于微纳硅光芯片的光收发接口封装:发射接口将64路800Mbps的电信号复用成4路12.8Gbps（或2路25.6 Gbps）的电信号再由4路（或2路）光输出,接收接口将4路（或2路）光信号转换成4路12.8Gbps（或2路25.6 Gbps）电信号再解复用成64路800Mbps的电信号。（3）基于DFB的光载无线光收发模块封装:单通道带宽10GHz,4路接收4路发射,硅基波分复用。（4）基于多功能硅光转接板、硅通孔、芯片到晶圆（C2W）和芯片到芯片（C2C）微组装技术的2.5D/3D光电芯片封装集成。

关键词：光电封装光收发模块硅光光载无线

来源： cnki会议评论

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基于TSV的3D IC层次化物理实现技术

湖南大学学报（自然科学版） 2023年第8期50卷 134-140页

作者：迟元晓王志君梁利平刘丰满邱昕中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院大学集成电路学院北京101408 北京邮电大学集成电路学院北京100876

随着集成电路特征尺寸逼近物理极限,硅通孔(TSV)实现层间互连的三维集成电路(3D IC)成为延续摩尔定律的一种趋势.但现有集成电路设计工具、工艺库、设计方法尚不成熟,难以实现三维集成中超大尺寸基板芯片的时序收敛问题.为此,本文提出... 详细信息

随着集成电路特征尺寸逼近物理极限,硅通孔(TSV)实现层间互连的三维集成电路(3D IC)成为延续摩尔定律的一种趋势.但现有集成电路设计工具、工艺库、设计方法尚不成熟,难以实现三维集成中超大尺寸基板芯片的时序收敛问题.为此,本文提出了一种利用现有传统的EDA工具完成基于TSV的3D IC物理设计的流程.首先,用热应力模型将三维硅通孔投影成二维阻挡层,从而将三维集成电路设计转化成若干含阻挡层的二维集成电路分别实现;其次,针对超大尺寸基板芯片的时序收敛困难问题,提出了一种标准单元布局方法,通过在版图中划定若干固定放置区用于限定关键时序单元的摆放,并迭代确定这些关键单元在固定放置区中的位置,实现大尺寸芯片的时序收敛.基于所提出的三维集成电路设计流程完成了一款三维集成的网络路由芯片基板芯片的设计,结果表明,相比传统的设计流程,提出的3D IC物理设计流程可使超大尺寸基板芯片从时序无法收敛优化到可收敛并满足时序要求,验证了所提出的3D IC物理设计流程的可行性.

关键词：硅通孔三维集成电路大尺寸芯片版图设计

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PCB布线中的过孔和电容效应分析和结构优化

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现代电子技术 2015年第16期38卷 110-114页

作者：尚文亚刘丰满王海东何慧敏万菲于大全上官东恺华进半导体封装先导技术研发中心江苏无锡214315 中国科学院大学北京100049 中国科学院微电子研究所北京100029 华天科技有限公司陕西西安710018

在多层PCB布线中,过孔和电容是常见的不连续结构。信号线在不同平面间转换传输路径时,过孔与回流层之间的寄生电容与寄生电感将引起信号完整性的相关问题;而常用的传输线上的AC耦合电容等,引入了阻抗突变的结构,由此带来了反射等相关问... 详细信息

在多层PCB布线中,过孔和电容是常见的不连续结构。信号线在不同平面间转换传输路径时,过孔与回流层之间的寄生电容与寄生电感将引起信号完整性的相关问题;而常用的传输线上的AC耦合电容等,引入了阻抗突变的结构,由此带来了反射等相关问题。通过对多层PCB上的过孔进行建模仿真,研究不同变量对过孔性能的影响趋势,以协助信号完整性问题的分析;通过对电容阻抗突变处进行不同形式的补偿,仿真和测试结果相验证,得到提高信号传输质量的解决方案。

关键词： PCB传输线过孔效应阻抗突变信号完整性

光载无线通信系统(RoF)中宽带光收发模块的设计

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微电子学与计算机 2017年第7期34卷 37-41页

作者：杨立杰李宝霞刘丰满陆原曹立强谭同中国科学院微电子研究所中国科学院大学西安微电子技术研究所华进半导体封装先导技术研发中心有限公司

本文提出一款应用于光载无线通信系统的射频光收发模块,具有低噪声、宽频带及高线性度的性能.分别介绍了该光模块收发两部分的结构框架,及模块中的关键电路,包括射频放大电路、激光器驱动电路和电源管理模块.该模块电信号的反射损耗在DC... 详细信息

本文提出一款应用于光载无线通信系统的射频光收发模块,具有低噪声、宽频带及高线性度的性能.分别介绍了该光模块收发两部分的结构框架,及模块中的关键电路,包括射频放大电路、激光器驱动电路和电源管理模块.该模块电信号的反射损耗在DC-10GHz带宽内控制在-10dB以下,增益在DC-8GHz内保持9dB左右,输出三阶交调分量OIP3可达到28dBm以上,并得到该光电系统较清晰的64QAM星座图.射频光模块作为光载无线系统的关键部分,具有广阔的发展前景.

关键词：光发送模块光接收模块 RoF 射频放大电路

4×25 Gbit/s光电收发模块的封装设计与实现

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光通信研究 2020年第4期4期(16)卷 37-42页

作者：李志雄何慧敏刘丰满薛海韵孙瑜隗娟曹立强中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院大学北京100049 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司江苏无锡214135

光电收发模块作为光通信系统中的两个核心模块,承载着电信号转化为光信号与光信号转化为电信号的核心功能,其性能对整个通信质量起着决定性作用。文章提出一种改进型的高速率、低功耗和低成本4通道25 Gbit/s光电互连收发模块的封装设计... 详细信息

光电收发模块作为光通信系统中的两个核心模块,承载着电信号转化为光信号与光信号转化为电信号的核心功能,其性能对整个通信质量起着决定性作用。文章提出一种改进型的高速率、低功耗和低成本4通道25 Gbit/s光电互连收发模块的封装设计,在传统的以驱动芯片和调制器为基础作为发端和以探测器和跨阻放大器为基础作为收端的同时,增加时钟数据恢复电路,优化封装结构,通过抑制链路抖动和减小阻抗失配引起的反射来提高通道带宽。优化后收发模块的背靠背眼图测试结果显示,在25 Gbit/s速率下,系统的误码率在1E-13以下,且收发模块的总功率仅为3.9 W。

关键词：光通信光发送模块光接收模块印制电路板眼图

1444nm Nd:YAG激光输出效率的理论分析

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光学与光电技术 2006年第4期4卷 29-31页

作者：刘丰满李正佳周海刘珍峰华中科技大学激光加工研究中心武汉430074

从激光晶体能级结构出发,利用速率方程,分析了Nd:YAG激光系统的放大自发辐射(Amplified Spontaneous Emission,ASE)和激发态吸收(Excited State Absorption,ESA)对激光输出的影响。介绍了输出耦合及抽运和热效应对1 444 nm激光输出的影... 详细信息

从激光晶体能级结构出发,利用速率方程,分析了Nd:YAG激光系统的放大自发辐射(Amplified Spontaneous Emission,ASE)和激发态吸收(Excited State Absorption,ESA)对激光输出的影响。介绍了输出耦合及抽运和热效应对1 444 nm激光输出的影响。在反射率为0．80～0．95之间,输出耦合对输出效率影响不明显。

关键词：放大自发辐射激发态吸收速率方程输出效率

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一种高性能硅基锗单行载流子光电探测器设计

光通信研究 2019年第3期3期(14)卷 26-30页

作者：马鹏程孙思维刘丰满薛海韵孙瑜何慧敏李志雄曹立强中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院大学北京100049 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司江苏无锡214135

光电探测器作为光通信系统的核心器件之一,其性能对通信质量起着决定性的作用。随着光通信数据量的剧增,传统的光电探测器已经不能满足需求。文章提出一种集成氮化硅波导的高性能硅基锗单行载流子光电探测器。借助Lumerical FDTD和DEVIC... 详细信息

光电探测器作为光通信系统的核心器件之一,其性能对通信质量起着决定性的作用。随着光通信数据量的剧增,传统的光电探测器已经不能满足需求。文章提出一种集成氮化硅波导的高性能硅基锗单行载流子光电探测器。借助Lumerical FDTD和DEVICE软件进行建模仿真,通过对波导结构以及探测器尺寸进行设计,最终该结构在1 550 nm波长和-1 V偏压下,响应度高达0.97 A/W,光电流线性输出>30 mA,3 dB带宽高达28 GHz。

关键词：光通信氮化硅波导硅基锗单行载流子光电探测器