基于飞秒激光加工功能化微纳/集成光子器件的研究

发布时间：2021-10-13 03:40

　　随着电子器件的不断变小,集成电路的密度不断增大,量子隧穿、散热等问题变得尤为突出,突破摩尔定律的尺度极限挑战——成为了当代信息社会的一个重大科学问题。光子芯片提供了一种全新原理的解决方案。光子芯片依托光子集成技术,在内部用光完成矩阵运算与数据交换,与电子芯片相比就有两方面优势:其一为计算速度,光子人工智能芯片的计算速度大概是电子芯片的三个数量级,约1000倍,单个电子芯片的计算速度大约是7.8TFlops,而光子人工智能芯片的计算速度大概是3200TFlops;其二为功耗,光子人工智能芯片的功耗仅为电子芯片的百分之一,单位电子芯片和耗电量大概300W,对应的光子人工智能芯片的耗电量只有4W。在近期报道的一些研究中,科研人员已经提出并解决了一些电子芯片难以运算甚至无法计算的问题和方案。然而,目前集成光子芯片的主流仍然是基于集成电子芯片土壤孕育的硅光芯片。千禧年之后,以美国硅谷为代表的电子行业领军企业与各大学术教育机构首先提出并发扬了硅光芯片传输与解码,致力于利用光子取代电子实现芯片间互联,其他国家和部门也纷纷加入到追逐硅光芯片的道路上。同时,玻璃、聚合物等其它非半导体材料体系在操纵光信号... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：102 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 集成光学
        1.2.1 硅基光电子-半导体材料体系
        1.2.2 非半导体材料体系
    1.3 微纳光学
        1.3.1 微纳光学器件加工与制备方法
    1.4 飞秒激光双光子聚合
    1.5 本文研究思路和主要工作
    参考文献
第二章 蛋白质基微纳器件
    2.1 蛋白质基生物材料的微纳器件
        2.1.1 蛋白质生物材料简介
        2.1.2 蛋白质基生物材料的飞秒激光直写加工
    2.2 蛋白质基微纳光波导
        2.2.1 微纳光波导简介
        2.2.2 “倒置”水相飞秒激光直写
        2.2.3 直写单纳米线
        2.2.4 蛋白质基微纳光波导的p H响应调谐
    2.3 蛋白质基可调谐反场曲微透镜阵列
        2.3.1 场曲校正
        2.3.2 微透镜阵列简介
        2.3.3 微透镜阵列的形貌与光学性质
        2.3.4 微透镜阵列焦平面的二度调谐
    2.4 本章小结
    参考文献
第三章 蛋白质基智能响应光开关
    3.1 蛋白质基生物材料的集成器件
    3.2 MZI波导结构及工作原理
    3.3 蛋白质基不等臂MZI的制备
        3.3.1 单模的实现
        3.3.2 不等臂的实现
        3.3.3 器件降解性
    3.4 智能响应光学开关
        3.4.1 光开关的Rsoft模拟
    3.5 本章小结
    参考文献
第四章 片上回音壁模式微球激光器
    4.1 基于光刻胶的微纳/集成器件
        4.1.1 微谐振腔的分类
        4.1.2 WGM微腔简介
    4.2 微腔的飞秒激光直写
        4.2.1 制备加工前液
        4.2.2 微球腔的设计与表征
    4.3 微球腔激射测试
        4.3.1 不同直径微球的谐振峰
        4.3.2 10μm直径微球的温度调控
    4.4 本章小结
    参考文献
第五章 片上偏振控制器件
    5.1 集成芯片上的波片
    5.2 片上波片原理
    5.3 器件加工与形貌
    5.4 片上波片的测试
        5.4.1 通信波段偏振转换
        5.4.2 传输损耗
        5.4.3 可见光波段偏振转换
    5.5 偏振路由器
    5.6 本章小结
    参考文献
第六章 总结和展望
作者简介与科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]罗丹明6G/PMMA复合材料荧光的温度传感特性[J]. 赵小兵,张巍巍,吴潇杰,徐如辉,秦朝菲,王闽.  传感技术学报. 2018(04)
[2]3D飞秒激光纳米打印[J]. 刘墨南,李木天,孙洪波.  激光与光电子学进展. 2018(01)
[3]Compact, submilliwatt, 2 × 2 silicon thermo-optic switch based on photonic crystal nanobeam cavities[J]. HUANYING ZHOU,CIYUAN QIU,XINHONG JIANG,QINGMING ZHU,YU HE,YONG ZHANG,YIKAI SU,RICHARD SOREF.  Photonics Research. 2017(02)
[4]硅基纳米光子集成回路中的模式转换与耦合[J]. 李晨蕾,戴道锌.  激光与光电子学进展. 2017(05)
[5]矿山开采现状测量[J]. 于凤月,米鸿燕.  中国锰业. 2016(04)
[6]表面等离子体超衍射光学光刻[J]. 王长涛,赵泽宇,高平,罗云飞,罗先刚.  科学通报. 2016(06)
[7]基于场曲的物像间曲直面的换算及其应用[J]. 吴波,常山,柳仕飞.  工具技术. 2014(08)
[8]3D打印技术及应用趋势[J]. 李小丽,马剑雄,李萍,陈琪,周伟民.  自动化仪表. 2014(01)
[9]主光轴平行于基底的微透镜阵列制作与测试[J]. 张勇,张斌珍,吴淑娟,姚德启,范新磊.  微纳电子技术. 2013(01)
[10]可调液晶微透镜研究进展[J]. 唐雄贵,童伟,陆荣国,廖进昆,刘永智.  激光与光电子学进展. 2012(04)

博士论文
[1]基于表面等离子干涉原理的周期减小光刻技术研究[D]. 杨帆.哈尔滨工业大学 2016

硕士论文
[1]微透镜阵列超精密切削加工技术研究[D]. 徐礼威.哈尔滨工业大学 2015



本文编号：3433887