基于微腔耳语回廊模式多波长硅波导III-V半导体光发射芯片研究

基本信息
批准号:61475151
项目类别:面上项目
资助金额:89.00
负责人:何平元
学科分类:
依托单位:中国科学院半导体研究所
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:喻志农,梁恒捷,张宇泽,孔祥丽,周凯翔,雷宏华,范舒翼
关键词:
多波长硅光电子器件耳语回廊光发射芯片
结项摘要

Chip optical interconnect provides faster transmission capacity and lower power consumption. The development of optical interconnect photonic integrated circuits requires efficient, stable and reliable light source based on silicon substrate. However, due to the indirect bandgap properties of silicon material, light bottleneck problem has always been hampered further development in this field. The project studies the multi-wavelength whispering gallery mode silicon waveguide III-V semiconductor light-emitting chip related physical problems and design and manufacturing technology, including monolithic integration, coupling and packaging etc. Specific research laser mode losses, the design and optimization of silicon-based III-V laser resonator structure, thermal stability and thermal issues of III-V and silicon integrated systems, as well as hybrid integrated multi-wavelength optical transmitter chip optical, electrical microwave test technology. It will provide useful theoretical and experimental support for further extending the functionality in the optical interconnection in silicon wafer and improving the degree of integration of photonic integrated circuits.

光互连芯片有希望提供更快的传输容量以及更低的能耗。硅基片内光互联和光子集成回路的发展需要高效、稳定、可靠的光源。但是由于硅材料的间接带隙特性,光源问题一直以来都是阻碍这一领域进一步发展的瓶颈。本项目研究耳语回廊模式多波长硅波导III-V半导体光发射芯片的相关物理问题和设计制造技术,研究单片集成、耦合和封装所涉及的相关难点。具体研究激光模式损耗、硅基III-V微纳谐振腔激光器结构的设计与优化、III-V和硅集成系统的热稳定性问题和散热问题、以及混合集成多波长光发射芯片的光、电、微波测试方案。从而掌握光电子集成的关键制造和封装工艺,为高密度、大容量、低功耗的片上和片间光互连奠定基础。并以此为基础探索硅基波导与其他有源器件键合的可能性。为进一步拓宽片内光互联的功能,提高光子集成回路的集成度提供理论依据和技术准备。

项目摘要

基于建立的半导体微腔激光器特性的模型,提出了一种耦合微球和波导系统的有效方法,研究微腔和波导系统的耦合特性,采用有限时域差分法设计了一个数值仿真系统,给出了半导体微腔激光器瞬态响应的仿真结果及载流子密度和光子密度的图谱特性,得到了波长范围从600-1000nm的相对强度谱曲线和传输谱曲线,分析了自发辐射因子注入电流和腔长对微腔激光器的激射阈值、延迟时间、驰豫振荡频率和光输出等参量的影响,研究结果为半导体微腔激光器的工艺制作,改善了高频调制特性和优化器件结构。实验中采用热拉技术制得了锥形光纤,用来作为激发微球腔中回音壁模式的波导.测试了这个微球腔-锥形光纤耦合系统,通过优化微球腔与锥形光纤的相对位置得到其品质因数高达2.3*106,耦合效率高达92.5%,表明了其在实际微腔传感和微型激光器中极具潜力。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
2

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.019
发表时间:2018
3

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

DOI:
发表时间:2018
4

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

DOI:10.19596/j.cnki.1001-246x.8419
发表时间:2022
5

空气电晕放电发展过程的特征发射光谱分析与放电识别

空气电晕放电发展过程的特征发射光谱分析与放电识别

DOI:10.3964/j.issn.1000-0593(2022)09-2956-07
发表时间:2022

何平元的其他基金

相似国自然基金

1

基于硅基纳米结构的可变波长光发射与微腔效应

批准号:10374049
批准年份:2003
负责人:徐骏
学科分类:A2207
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
2

基于回廊耳语模式的非圆对称光学微谐振腔的发光特性及传感性能研究

批准号:10574032
批准年份:2005
负责人:刘丽英
学科分类:A2207
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
3

基于直接外延的硅基III-V族半导体微腔激光器研究

批准号:61504137
批准年份:2015
负责人:周旭亮
学科分类:F0403
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
4

超紧凑绝缘层上硅单片集成多波长发射芯片研究

批准号:61274047
批准年份:2012
负责人:安俊明
学科分类:F0403
资助金额:85.00
项目类别:面上项目