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硅基调制器的最新研究进展(特邀)

光学学报 2024年第15期44卷 273-294页

作者：韩昌灏王皓玉舒浩文秦军王兴军北京大学电子学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室北京100871 美国加利福尼亚大学圣芭芭拉分校电子与计算机工程系加利福尼亚圣芭芭拉931063 北京大学集成电路学院北京100871 北京大学长三角光电科学研究院江苏南通226010 北京大学纳光电子前沿科学中心北京100871 北京信息科技大学信息与通信系统实验室北京100101 鹏城实验室广东深圳518055

随着新一代信息技术的大规模应用,全球数据总量呈现指数式增长趋势,光通信凭借其大带宽、大容量、低损耗、低串扰等优势成为信息通信网络的重要组成部分。硅基光电子技术作为光电子集成技术的重要分支,是实现光通信小型化、多功能化的... 详细信息

随着新一代信息技术的大规模应用,全球数据总量呈现指数式增长趋势,光通信凭借其大带宽、大容量、低损耗、低串扰等优势成为信息通信网络的重要组成部分。硅基光电子技术作为光电子集成技术的重要分支,是实现光通信小型化、多功能化的重要方法。在硅基光电子系统中,硅基调制器是完成信息传输与处理的核心功能单元。本文从硅基调制器的理论基础出发,综述硅基调制器的最新研究进展,按照材料体系的不同,分别对纯硅调制器与硅基异质材料调制器进行系统介绍,最后对该领域的未来发展进行详细讨论。

关键词：集成光学硅基调制器光电子学光通信光互连

面向边缘光算力网络的上行链路资源协同调度算法

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光通信技术 2024年第3期48卷 45-51页

作者：王蕴林霄楼芝兰李军孙卫强福州大学物理与信息工程学院福州350116 浙江财经大学数据科学学院杭州310018 苏州大学江苏省新型光纤技术与通信网络工程研究中心江苏苏州215006 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

为满足冷、热业务实时、高效的算力调度需求,提出一种基于自适应噪声完全集合经验模态分解(CEEMDAN)与时间卷积网络(TCN)的算力负载预测模型(简称C-TCN模型),并设计了基于C-TCN与Q学习的资源协同调度算法(CTQ算法),利用C-TCN模型提前感... 详细信息

为满足冷、热业务实时、高效的算力调度需求,提出一种基于自适应噪声完全集合经验模态分解(CEEMDAN)与时间卷积网络(TCN)的算力负载预测模型(简称C-TCN模型),并设计了基于C-TCN与Q学习的资源协同调度算法(CTQ算法),利用C-TCN模型提前感知下一时刻负载变化,通过Q学习协同调度波长与存储资源,寻找最佳波长划分与边缘存储分配方案。实验结果表明:CTQ算法的调度性能不仅优于现有调度算法,能满足冷、热业务调度性能要求,而且还能提高波长利用率。

关键词：边缘光算力网络算力调度数据传输资源调度网络优化

基于微转印方法实现III-V-on-SOI异质集成光电探测器

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光通信研究 2024年

作者：王兆璁权志恒郑施冠卿朱岩叶楠陆梁军周林杰宋英雄上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海交通大学平湖智能光电研究院上海大学特种光纤与光接入网重点实验室湖北省武汉市九峰山实验室工艺中心 3. 北京英孚瑞半导体科技有限公司

【目的】硅基光电子平台具有低成本制造、高集成密度、高传输速度的优势，但受限于硅材料的光电性能，单晶硅难以直接实现光纤通信O/C波段的高响应度探测。InP基InGaAs材料在光纤通信的O/C波段具有1.0 × 10 cm-2的吸收系数，可制成具... 详细信息

【目的】硅基光电子平台具有低成本制造、高集成密度、高传输速度的优势，但受限于硅材料的光电性能，单晶硅难以直接实现光纤通信O/C波段的高响应度探测。InP基InGaAs材料在光纤通信的O/C波段具有1.0 × 10 cm-2的吸收系数，可制成具有较高吸收效率的有源光探测器件。因此，通过异质集成的方式，将InGaAs/InP有源器件与硅基波导结合成为基于硅光子平台实现高效光电探测器的一个可行方向。大晶格失配及热膨胀系数的差异使得通过外延生长技术实现大规模集成变得非常困难，而键合集成技术中的微转印技术可以实现微米尺度量级的集成，进而低成本、高效率的制备出异质集成器件。而在该技术的现有制备流程中，通过刻蚀牺牲层实现器件与衬底分离的方案需要极高的工艺积累。文章的研究目的是在保留探测器原衬底的情况下，利用微转印方法实现InGaAs/InP 雪崩光电探测器件与绝缘体上硅(SOI)光栅耦合器的直接键合集成。【方法】在研究方法上，文章研究了微转印方法的基本原理，搭建了微转印实验平台。通过微转印方法实现了III-V族雪崩光电探测器(APD)样片与SOI光栅耦合器(GC)的异质集成，基于测试结果评估微转印方法的可行性。【结果】通过微转印集成获得的异质集成光电探测器，响应带宽约为4 GHz，暗电流约为13 nA(@-13 V)，与该样片集成前的性能测试数据基本一致。受到耦合损耗的影响，集成后整体结构的响应度为7.3 × 10-3A/W(@-25 V)。排除输入端光纤-光栅耦合器的损耗之后，集成器件的响应度约1.8 × 10-2A/W(@-25 V)。【结论】文章的工作验证了基于微转印方法实现III-V族雪崩光电探测器与SOI波导平台进行异质集成的可行性。通过保留InP衬底，使微米级×微米级尺度的APD光电探测器与SOI光栅耦合器通过InP衬底/硅基光子平台界面间的范德华力实现了直接键合集成，以此简化微转印工艺的实施流程而提高集成效率。通过实验可以验证，集成前/后器件的暗电流和带宽性能基本保持不变。

关键词：硅基光电子异质集成微转印光电探测器

基于光脉冲编码的布里渊光时域分析仪研究进展

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光学学报 2024年第1期44卷 271-290页

作者：靳思梦杨智生洪小斌伍剑北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室北京100876

布里渊光时域分析仪(BOTDA)因其长距离分布式传感的优势而得到学术界和产业界的广泛研究与应用,光脉冲编码技术可以在不牺牲空间分辨率和测量时间的前提下辅助BOTDA进一步实现可观的信噪比提升,被认为是最高效(高信噪比提升和低硬件成本... 详细信息

布里渊光时域分析仪(BOTDA)因其长距离分布式传感的优势而得到学术界和产业界的广泛研究与应用,光脉冲编码技术可以在不牺牲空间分辨率和测量时间的前提下辅助BOTDA进一步实现可观的信噪比提升,被认为是最高效(高信噪比提升和低硬件成本)的性能提升方法之一,具有显著的优势和应用前景。本文围绕基于光脉冲编码技术的BOTDA,介绍了用于分布式光纤传感领域的几种主流的光脉冲编码技术的原理,综述了近些年基于光脉冲编码的BOTDA传感系统的研究进展。

关键词：光纤光学分布式传感器受激布里渊散射光脉冲编码

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面向通感一体系统的耐弯三芯光纤

光通信技术 2024年第1期48卷 80-84页

作者：张泽霖秦钰周慧许维维蒋新力马麟沈一春肖力敏中天科技精密材料有限公司江苏南通226009 复旦大学信息科学与工程学院上海200433 中天科技集团有限公司江苏南通226463 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

为了同时兼顾狭小空间下的光纤数据通信与环境感知,设计并制备了一种面向通感一体系统的耐弯三芯光纤。该光纤采用三角形纤芯排布和深掺氟折射率沟道结构,标准外径为125μm,优化了O波段(1260~1360 nm)的传输特性,具有与G.657.A1光纤相... 详细信息

为了同时兼顾狭小空间下的光纤数据通信与环境感知,设计并制备了一种面向通感一体系统的耐弯三芯光纤。该光纤采用三角形纤芯排布和深掺氟折射率沟道结构,标准外径为125μm,优化了O波段(1260~1360 nm)的传输特性,具有与G.657.A1光纤相似的布里渊增益谱(BGS)分布。测试结果表明:在1310 nm波长处,芯层的平均损耗为0.58 dB/km,平均芯间串扰低于-50 dB/km;当最小弯曲半径R=10 mm且缠绕50圈时,光纤的弯曲损耗低于0.1 dB。

关键词：三芯光纤弯曲损耗受激布里渊散射快速测量数据通信

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薄膜铌酸锂声光调制器的研究进展（特邀）

激光与光电子学进展 2024年第11期 81-93页

作者：黄继莹万磊陈承渝陈玉萍李朝晖宁夏大学物理学院暨南大学信息科学技术学院电子工程系区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海交通大学物理与天文学院中山大学光电子信息处理芯片与系统广东省重点实验室南方海洋科学与工程广东实验室

声表面波驱动的片上集成声光调制器因其体积小、高效率、低能耗、易集成等优点，成为微波到光波高效转换的关键技术。总结了薄膜铌酸锂声光调制器的最新研究进展，重点关注其在微波光子信息处理领域的应用。首先，介绍了薄膜铌酸锂声光... 详细信息

声表面波驱动的片上集成声光调制器因其体积小、高效率、低能耗、易集成等优点，成为微波到光波高效转换的关键技术。总结了薄膜铌酸锂声光调制器的最新研究进展，重点关注其在微波光子信息处理领域的应用。首先，介绍了薄膜铌酸锂声光调制器的基本原理。然后，回顾了近些年来薄膜铌酸锂声光调制器的关键研究成果，包括调制速度、调制效率、光机耦合系数等性能指标的提升和优化。最后，还探讨了薄膜铌酸锂声光调制器在滤波器、声光频移与激光雷达、隔离器、微波-光波转换方面的应用潜力，并对片上声光调制器的未来研究趋势进行了简单的展望。

关键词：薄膜铌酸锂声光调制光机耦合微波-光波转换

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薄膜铌酸锂声光调制器的研究进展

激光与光电子学进展 2024年

作者：黄继莹万磊陈承渝陈玉萍李朝晖中山大学光电子信息处理芯片与系统广东省重点实验室南方海洋科学与工程广东实验室(珠海) 宁夏大学物理学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海交通大学物理与天文学院暨南大学信息科学技术学院电子工程系

声表面波驱动的片上集成声光调制器因其体积小、高效率、低能耗、易集成等优点，成为微波到光波高效转换的关键技术。本文总结了薄膜铌酸锂声光调制器的最新研究进展，重点关注了它在微波光子信息处理领域的应用。首先，我们介绍了薄膜... 详细信息

声表面波驱动的片上集成声光调制器因其体积小、高效率、低能耗、易集成等优点，成为微波到光波高效转换的关键技术。本文总结了薄膜铌酸锂声光调制器的最新研究进展，重点关注了它在微波光子信息处理领域的应用。首先，我们介绍了薄膜铌酸锂声光调制器的基本原理。随后回顾了近些年来薄膜铌酸锂声光调制器的关键研究成果，包括调制速度、调制效率、光机耦合系数等性能指标的提升和优化。最后，我们还探讨了薄膜铌酸锂声光调制器在滤波器、声光频移与激光雷达、隔离器、微波-光波转换方面的应用潜力，并对片上声光调制器的未来研究趋势进行了简单的展望。

关键词：薄膜铌酸锂声光调制光机耦合微波-光波转换

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硅基调制器的最新研究进展（特邀）

光学学报 2024年第15期 281-302页

作者：韩昌灏王皓玉舒浩文秦军王兴军北京大学电子学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室美国加利福尼亚大学圣芭芭拉分校电子与计算机工程系北京大学集成电路学院北京大学纳光电子前沿科学中心鹏城实验室北京信息科技大学信息与通信系统实验室北京大学长三角光电科学研究院

随着新一代信息技术的大规模应用，全球数据总量呈现指数式增长趋势，光通信凭借其大带宽、大容量、低损耗、低串扰等优势成为信息通信网络的重要组成部分。硅基光电子技术作为光电子集成技术的重要分支，是实现光通信小型化、多功能化... 详细信息

随着新一代信息技术的大规模应用，全球数据总量呈现指数式增长趋势，光通信凭借其大带宽、大容量、低损耗、低串扰等优势成为信息通信网络的重要组成部分。硅基光电子技术作为光电子集成技术的重要分支，是实现光通信小型化、多功能化的重要方法。在硅基光电子系统中，硅基调制器是完成信息传输与处理的核心功能单元。本文从硅基调制器的理论基础出发，综述硅基调制器的最新研究进展，按照材料体系的不同，分别对纯硅调制器与硅基异质材料调制器进行系统介绍，最后对该领域的未来发展进行详细讨论。

关键词：集成光学硅基调制器光电子学光通信光互连

通过等离激元皮米腔分子振动谱观测偶氮苯单分子化学过程

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激光与光电子学进展 2024年第13期61卷 408-415页

作者：陈碧雯龙婧韩文华缪宜琛易会许文武高嶷杨天上海交通大学电子信息与电气工程学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室薄膜与微细技术教育部重点实验室上海200240 宁波大学物理科学与技术学院物理系浙江宁波315211 新疆工程学院能源工程学院新疆乌鲁木齐830023 中国科学院上海应用物理研究所上海201800

基于等离激元增强机制的拉曼散射测量技术能够将分子的拉曼散射截面扩大几个数量级,在痕量物质鉴定和追踪领域中具有广阔的应用前景。当增强因子达到1010量级左右时,人们已经能够实现对单个分子的识别,而在单分子水平追踪物理和化学行... 详细信息

基于等离激元增强机制的拉曼散射测量技术能够将分子的拉曼散射截面扩大几个数量级,在痕量物质鉴定和追踪领域中具有广阔的应用前景。当增强因子达到1010量级左右时,人们已经能够实现对单个分子的识别,而在单分子水平追踪物理和化学行为也将获得比基于大量分子统计学行为的系综测量技术更加丰富和精细的观测结果。通过采用径向偏振激光激发纵向等离激元天线中的皮米腔热点,实现了对化学反应过程基于单分子振动光谱的实时精细观测。观察到了4-硝基苯硫醇二聚化为偶氮苯,以及单个偶氮苯分子从反式(Trans)构象短暂切换到顺式(Cis)并与金原子脱吸附的过程。该研究展现了等离激元皮米腔分子振动谱技术在单分子化学动力学研究中的部分潜力。

关键词：等离激元增强机制拉曼散射单分子皮米腔分子开关