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集成光电器件和芯片

华南师范大学光及电磁波研究中心/研究方向2011-10-27 16:04:00来源:华南师范大学评论:0点击:收藏本文

背景
    为满足社会信息化、智能化的重要需求,研制低成本、高性能的光子信息器件尤为重要。微纳光集成正是实现这一目标的重要途径。当前,微纳集成光子器件已经在光通信、光传感等领域发挥着越来越重要的作用,取代传统分立型器件也是大势所趋。
    随着人们对带宽和容量需求的大幅增长,传统的电通信逐渐被带宽更大、损耗更小的光通讯方式所替代。这不仅仅是对于超远距离通信,一些短距离通信,如:企业/家庭网内部、超级计算机芯片内部等,也将逐步引入光通信。这些新需求的促使我们要发展更小、集程度更高、功能更齐全的光电子器件和芯片。与集成电路类似,集成光子芯片也是把由各个光子和电子器件所组成的一个系统紧密集成在一起。
    除通信领域外,生物传感器也是一个非常活跃的研究和工程技术领域,它与生物信息学、芯片设计制造、生物计算机等学科一起,处在生命科学和信息科学的交叉区域。与电学或微机械式传感器相比,光学生物传感器在检测方式、检测精度、响应时间、稳定性等方面具有很大的优势。其中,集成型光学传感器,以及相应芯片实验室(lab-on-a-chip),尤其受到研究者和投资家们的关注。微型高度集成化的传感器,具有价格便宜、所需被测样品体积小、能方便的于其它功能器件集成等特点。它为发展生物技术提供了一种先进的检测方法与监控方法,以及在物质分子水平上的快速、微量分析方法。
    另外,依靠硅等半导体等材料,太阳能可被直接转换为电能(如光伏太阳能电池)或化学能(如光催化分解水制氢)。利用和转换太阳能是解决能源与环境问题的重要途径。经过几十年的发展,晶体硅电池因其转换效率高、性能稳定,依然是市场的主流。然而,传统的晶体硅太阳能电池,由于使用高品质单晶硅且涉及诸多高温制备工艺,成本相对较高。这就需要继续深入研究,实现晶体硅太阳能电池的薄膜化,进一步增强光电转换效率并减少原材料用量。
    总之,如何提高光子器件集成度始终是光子集成领域的一个重要议题。微纳光集成将成为实现超高集成度、超小尺寸、多功能集成光子器件的核心技术。这也是本课题组研究的主要内容。

 

研究方向
    本课题组目前主要从事新型光子集成器件及在光通信、光互连、光传感以及太阳能等方面的应用研究。


具体包括
    硅基片上和片间光互连系统的研究。具体内容包括:SOI纳米线波导及相关器件;III-V/Si混合集成工艺研究;硅基高速波分复用型光收发模块;关交换阵列。
    以集成微纳米光电子器件为核心技术的芯片型生物传感器,以及相应的检测系统。具体内容包括:新型探测信号解调方式;可批量生产、低成本、一次性使用的紧密集成型光学生物传感器及阵列;生物传感器的表面功能化,实现完全功能的集成型光学生物传感芯片。
    硅基薄膜太阳能转换。具体内容包括:薄膜上的陷光减反射结构设计;硅基薄膜的低成本量产技术;光电/化学能量转换器件。


已发表文章

 期刊

  1. Daoxin Dai, Liu Liu, Shiming Ga1, Dan-xia Xu, Sailing He, “Polarization Management for Silicon Planar Lightwave Circuits,” Laser & Photonics Reviews, In Press

  2. Liu Liu, Yunhong Ding, KrestenYvind, and Jorn M. Hvam, “Silicon-on-insulator polarization splitting and rotating device for polarization diversity circuits,” Opt. Express 19, 12646–12651 (2011).

  3. Liu Liu, Yunhong Ding, KrestenYvind, and Jorn M. Hvam, “Efficient and compact TE–TM polarization converter built on silicon-on-insulator platform with a simple fabrication process,” Opt. Lett. 36, 1059–1061 (2011).

  4. Y. Ding, L. Liu, C. Peucheret, J. Xu, H. Ou, K. Yvind, X. Zhang, and D. Huang, “Towards Polarization Diversity on the SOI Platform With Simple Fabrication Process,” IEEE Photon. Technol. Lett. 23, 1808-1810 (2011).

  5. Yunhong Ding, Liu Liu, Christophe Peucheret, and Haiyan Ou, "Fabrication tolerant polarization splitter and rotator based on a tapered directional coupler," Opt. Express 20, 20021-20027 (2012).

  6. 刘柳,周习,“硅基片上光互连技术”,华南师范大学报(自然科学版),第44卷,第2期,1-7,2012

  7. Ao XY, Tong XL, Kim DS, Zhang LB, Knez M, Mueller F, He SL, Schmidt V, “Black silicon with controllable macropore array for enhanced photoelectrochemical performance,” Applied Physics Letters 101, 111901 (2012).


 会议

  1. L. Liu, “Silicon-based Nanophotonic Devices for Optical Interconnect and Signal Processing,” (Invited) 2nd International Workshop on Tunable and Active Silicon Photonics, Berlin, Tu1 (2011).

  2. 刘柳,“硅基偏振分集器件和光路”,2012年第八届全国光子学学术会议,邀请报告,江西南昌。

  3. 刘柳,“Silicon nanophotonic devices for optical interconnect and signal processing”,2011年第九届中华光电子学术研讨会,邀请报告,江西南昌。

  4. Xianyu Ao, "Electrochemically prepared black silicon for improved photon-to-electron conversion efficiency," Asia Communications and Photonics Conference (ACP) 2012, AF4B.34

 

标签:#光电 #器件 #芯片