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新型光电振荡器

光学学报 2024年

作者：郝腾飞李明健肖时雨李伟戴一堂李明中国科学院半导体研究所光电子材料与器件重点实验室中国科学院大学电子电气与通信工程学院中国科学院大学材料与光电研究中心北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室

光电振荡器是拥有闭合光电反馈回路的微波光子信号源。借助微波光子学大带宽、低损耗等优势，光电振荡器可实现高中心频率、超低相位噪声的微波信号产生，从而克服传统电学信号源面临的频率和相噪瓶颈，应用于雷达、通信、测量和电子对... 详细信息

光电振荡器是拥有闭合光电反馈回路的微波光子信号源。借助微波光子学大带宽、低损耗等优势，光电振荡器可实现高中心频率、超低相位噪声的微波信号产生，从而克服传统电学信号源面临的频率和相噪瓶颈，应用于雷达、通信、测量和电子对抗等现代电子信息系统中。本文对近些年来涌现的新型光电振荡器进行综述，将介绍可实现无滤波器单模振荡的宇称-时间对称光电振荡器、快速扫频的傅里叶域锁模光电振荡器、参量锁相的光电参量振荡器、频率随机变化的宽带随机光电振荡器、自发跳频的孤子光电振荡器、脉冲型的主动和被动锁模光电振荡器以及小型化的集成光电振荡器等，并探讨这些新型光电振荡器的应用和未来发展趋势。

关键词：光电振荡器微波光子学宇称-时间对称光电振荡器傅里叶域锁模光电振荡器光电参量振荡器宽带随机光电振荡器集成光电振荡器

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激光距离选通三维成像技术研究进展(特邀)

红外与激光工程 2024年第4期53卷 23-41页

作者：王新伟孙亮张岳宋博夏晨昊周燕中国科学院半导体研究所光电系统实验室北京100083 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

随着人工智能时代的到来,同时获得反映目标辐射特性和纹理特征的高分辨率强度图像以及反映目标和所处场景的三维空间信息的稠密点云数据/三维图像的激光相机雷达技术已成为激光雷达的发展趋势。传统的摄像机与激光雷达复合的技术方案存... 详细信息

随着人工智能时代的到来,同时获得反映目标辐射特性和纹理特征的高分辨率强度图像以及反映目标和所处场景的三维空间信息的稠密点云数据/三维图像的激光相机雷达技术已成为激光雷达的发展趋势。传统的摄像机与激光雷达复合的技术方案存在异源数据融合问题,尤其是在雾雨雪天气条件下以及水下等传输链路中存在严重散射的情况时难以有效工作。激光距离选通三维成像技术利用单一门控成像器件可同时获得高质量二维强度图像和高分辨率三维图像,其二维图像中的像素和三维图像中的体素一一对应,并继承了激光距离选通成像透散射成像的技术优势,具有实现高性能激光相机雷达的技术潜力。论文系统综述了步进延时扫描、增益调制、距离能量相关等激光距离选通三维成像技术的研究进展,介绍了该类技术的国内外典型应用情况,最后分析了该领域所面临的挑战及进一步发展方向和应用前景。

关键词：距离选通成像三维成像激光雷达激光相机雷达距离能量相关

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超薄均热板的研究现状及发展趋势

机械工程学报 2022年第12期58卷 197-212页

作者：陈恭汤勇张仕伟钟桂生孙亚隆李杰华南理工大学机械与汽车工程学院广州510640 半导体显示与光通信器件国家地方联合工程研究中心广州510640

随着第五代移动通信技术(5G技术)的出现与快速发展,电子产品尤其是智能手机、平板电脑等产品,越发朝着高性能、高集成和微型化的方向发展。功耗成倍的增长将导致电子芯片在狭小空间内产生过高的热流密度和工作温度,进一步引发严峻的热... 详细信息

随着第五代移动通信技术(5G技术)的出现与快速发展,电子产品尤其是智能手机、平板电脑等产品,越发朝着高性能、高集成和微型化的方向发展。功耗成倍的增长将导致电子芯片在狭小空间内产生过高的热流密度和工作温度,进一步引发严峻的热失控难题。超薄均热板具有优异的导热性能,较大传热面积、较好的均温性能和高可靠性等优点,是解决电子设备散热问题的首要途径。为满足5G时代下现代微型化电子设备散热需求,均热板进一步超薄化是当前业界和学术界的研究热点。基于此,对超薄均热板传热原理进行概述,重点综述国内外超薄均热板结构设计研究现状,包括气液通道排布结构和吸液芯结构等,介绍目前超薄均热板封装制造工艺,并分析其实现极端超薄化中存在的问题,最后对其在高集成超轻薄电子设备等散热领域的研究趋势和发展前景进行了科学的展望。

关键词：超薄均热板气液共面结构吸液芯结构封装制造方法散热

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门控激光相机雷达三边滤波平滑去噪算法研究

红外与激光工程 2024年第8期53卷 239-249页

作者：夏晨昊王新伟孙亮宋博范松涛周燕中国科学院半导体研究所光电系统实验室北京100083 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049

基于距离能量相关选通三维成像技术的门控激光相机雷达可以同时获取高水平分辨率的强度图像和三维图像,不存在激光雷达和摄像机复合技术方案中的异源数据融合问题。然而,与现有激光雷达一样,门控激光相机雷达输出的选通三维图像依然会... 详细信息

基于距离能量相关选通三维成像技术的门控激光相机雷达可以同时获取高水平分辨率的强度图像和三维图像,不存在激光雷达和摄像机复合技术方案中的异源数据融合问题。然而,与现有激光雷达一样,门控激光相机雷达输出的选通三维图像依然会受到器件噪声、时域特性、目标反射率和背景环境等因素影响,导致三维图像质量降低,最终影响实际应用,特别是高水平分辨率特点下的小尺度噪声问题。针对门控激光相机雷达小尺度噪声问题,文中提出三边滤波平滑去噪算法,该算法同时利用选通图像和深度图像对三维图像进行平滑。相比传统的双边滤波,该算法引入选通图像的灰度作为第三个权重,当物体边缘与其他物体或背景存在灰度差异时,该算法有很好的边缘保持效果。仿真实验使用两种不同噪声的金字塔靶,并通过双边滤波和三边滤波对噪声进行平滑,对于噪声标准差为0.2 m和0.3 m的金字塔,三边滤波后三维图像的峰值信噪比分别平均提高10.81 dB和6.76 dB。在物理实验中,对于含有噪声的标准靶,三边滤波后峰值信噪比平均提高8.47 dB。最后采集了真实复杂场景的选通图像,完成小尺度噪声的平滑和大尺度噪声的去除,验证了三边滤波结合统计学滤波方法的实用性。

关键词：门控激光相机雷达距离选通成像三维图像三边滤波统计学滤波

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窄线宽正方形-法布里珀罗耦合腔激光器

光学学报 2024年

作者：绳梦伟王玮肖金龙杨跃德黄永箴中国科学院半导体研究所光电子材料与器件重点实验室中国科学院大学材料科学与光电工程中心

窄线宽半导体激光器在相干光通信领域具有重要的应用，利用较小光限制因子的Al Ga InAs/InP外延片，我们研制了窄线宽的正方形-法布里珀罗（FP）耦合腔激光器。利用有限元方法仿真了正方形-FP耦合腔的模式特性，采用投影式光刻工艺制备... 详细信息

窄线宽半导体激光器在相干光通信领域具有重要的应用，利用较小光限制因子的Al Ga InAs/InP外延片，我们研制了窄线宽的正方形-法布里珀罗（FP）耦合腔激光器。利用有限元方法仿真了正方形-FP耦合腔的模式特性，采用投影式光刻工艺制备了正方形-FP耦合腔激光器，激射主模处于1550.5 nm，单模光纤耦合输出功率约为13 mW，边模抑制比约47 dB，利用延时自零差相干接收方法测量频率噪声，由此得到洛伦兹线宽为233 kHz。结合实验和仿真结果，认为激射模式是由正方形微腔的高阶横模和FP模式耦合形成。

关键词：窄线宽正方形微腔耦合腔半导体激光器

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新型光电振荡器（特邀）

光学学报 2024年第15期 530-542页

光电振荡器是拥有闭合光电反馈回路的微波光子信号源。借助微波光子学大带宽、低损耗等优势，光电振荡器可实现高中心频率、超低相位噪声的微波信号产生，从而克服传统电学信号源面临的频率和相位噪声瓶颈，应用于雷达、通信、测量和电... 详细信息

光电振荡器是拥有闭合光电反馈回路的微波光子信号源。借助微波光子学大带宽、低损耗等优势，光电振荡器可实现高中心频率、超低相位噪声的微波信号产生，从而克服传统电学信号源面临的频率和相位噪声瓶颈，应用于雷达、通信、测量和电子对抗等现代电子信息系统。综述近些年来涌现的新型光电振荡器，介绍可实现无滤波器单模振荡的宇称-时间对称光电振荡器、快速扫频的傅里叶域锁模光电振荡器、参量锁相的光电参量振荡器、频率随机变化的宽带随机光电振荡器、自发跳频的孤子光电振荡器、脉冲型的主动和被动锁模光电振荡器以及小型化的集成光电振荡器等，并探讨这些新型光电振荡器的应用和未来发展趋势。

关键词：光电振荡器微波光子学宇称-时间对称光电振荡器傅里叶域锁模光电振荡器光电参量振荡器宽带随机光电振荡器集成光电振荡器

微米量级薄膜铌酸锂脊型波导中高效非线性频率转换（特邀）

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光学学报 2024年第15期 100-108页

作者：丁文君张玉婷仇晶唐永志张景丁婷婷黎浩刘时杰郑远林陈险峰区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验上海交通大学物理与天文学院中国科学院半导体研究所上海工程技术大学电子电气工程学院上海量子科学研究中心山东师范大学光场调控及应用中心

铌酸锂基集成光子学在过去几十年里一直备受关注，近年来薄膜铌酸锂的出现更是极大地推动了该领域的发展。本文利用紫外光刻和干法刻蚀技术在3μm厚的薄膜铌酸锂上制备了微米波导（横截面为2.6μm×3μm），光纤波导耦合损耗仅1.2 dB/fa... 详细信息

铌酸锂基集成光子学在过去几十年里一直备受关注，近年来薄膜铌酸锂的出现更是极大地推动了该领域的发展。本文利用紫外光刻和干法刻蚀技术在3μm厚的薄膜铌酸锂上制备了微米波导（横截面为2.6μm×3μm），光纤波导耦合损耗仅1.2 dB/facet。周期极化薄膜铌酸锂微米波导在通信波段下实现了高效的二次谐波（倍频）产生，归一化转换效率达到164%W-1·cm-2，并在1 W基频光输入条件下展现出57%的高效的绝对频率转换。同时，该微米波导还可实现高效的和频转换，在300 mW泵浦光下的小信号和频上转换效率为139%。优秀的频率转换性能、可规模化制备以及良好的光纤兼容性使微米量级薄膜铌酸锂展现出巨大的吸引力，未来有望发展更多的多功能器件并推动集成光子学的基础研究和光量子信息的应用发展。

关键词：非线性光学薄膜铌酸锂周期极化铌酸锂准相位匹配高效频率转换

基于Innovus混合放置的布局规划方法优化

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半导体技术 2024年第1期49卷 64-70页

作者：赵超峰孙希延纪元法肖有军林孔成桂林电子科技大学信息与通信学院广西桂林541004 桂林电子科技大学广西精密导航技术与应用重点实验室广西桂林541004 卫星导航定位与位置服务国家地方联合工程研究中心广西桂林541004 南宁桂电电子科技研究院有限公司南宁530031 创意电子(南京)有限公司南京210018

随着集成电路后端设计中宏单元数量增多,传统布局规划方法效率低且耗时,而自动布局规划的混合放置(MP)技术存在物理规则违例数量多、电压降大和功耗高等问题。针对传统方式和MP方式的不足,提出了一种优化的MP布局规划方法,通过控制宏单... 详细信息

随着集成电路后端设计中宏单元数量增多,传统布局规划方法效率低且耗时,而自动布局规划的混合放置(MP)技术存在物理规则违例数量多、电压降大和功耗高等问题。针对传统方式和MP方式的不足,提出了一种优化的MP布局规划方法,通过控制宏单元通道空间和标准单元密度大小、固定边界宏单元位置及脚本修复TSMC芯片集成检查(TCIC)违例的方法解决MP技术存在的问题。研究结果表明,优化的MP方式保留了MP技术的性能、功耗和面积(PPA)优势,且相比于传统方式布线长度优化了28%,时序违例优化了65%,功耗优化了609%。该方案可为多宏单元大规模设计的布局规划提供参考。

关键词：布局规划设计约束参数调整通道空间规划优化的混合放置(MP)技术

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光电量子器件研究进展(封面文章·特邀)

红外与激光工程 2024年第1期53卷 1-16页

作者：宋海智张子昌周强邓光伟代千王浟西南技术物理研究所量子研究中心四川成都610046 电子科技大学基础与前沿研究院四川成都611731 长春理工大学高功率半导体激光器实验室吉林长春130013

量子科技的发展多年来得到了光电技术的有力支撑,笔者团队由此进行了一系列光电量子器件的研究和开发。为在光纤量子通信中实现单光子信号的按需产生,笔者设计了几种微纳柱型光腔-量子点单光子源;发展了频分复用技术,研制了高纯度、高... 详细信息

量子科技的发展多年来得到了光电技术的有力支撑,笔者团队由此进行了一系列光电量子器件的研究和开发。为在光纤量子通信中实现单光子信号的按需产生,笔者设计了几种微纳柱型光腔-量子点单光子源;发展了频分复用技术,研制了高纯度、高全同的宣布式单光子源;利用GaN缺陷的单光子特性,制备了室温量子随机数发生器。笔者优化周期极化铌酸锂的级联波导结构设计,大幅提升了通信波段量子纠缠光源性能,使保真度高于97%,噪声特性提高10倍;设计和制备Si3N4微环腔纠缠源器件,实现了99%的干涉可见度,展示了芯片集成量子光源的技术可行性;应用所制备的纠缠光源,实现了数十千米光纤基量子密钥分发和量子隐形传态。笔者发展了单光子探测器制造工程,研制了用于太阳光谱量子测量的低噪声高速雪崩单光子探测器和用于量子成像的128×32及以上规模的雪崩焦平面单光子探测器。笔者制备了光纤基量子存储器,实现了1 650个光子模式的有效存储;研究了光机械量子器件的原理机制,探索了纳米光机电系统用于量子精密测量的技术前景。希望以上综述为未来量子信息网络的发展提供研究参考和技术储备。

关键词：光电子学量子器件量子信息单光子量子纠缠量子网络