光電子學與光子技術
關注創建者：匿名 創建時間：2025-11-27
光電子學與光子技術的實例教程
——Timothy Creazzo, Phase Sensitive Innovation公司”
AIM Photonics和Analog Photonics通過AP_SUNY PDK 4.0a的統計學緊湊模型，最大化光子芯片的可制造性。
圖1：部分AP_SUNY v4.0a CML中的INTERCONNECT緊湊模型（共計60多個）
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行業需求
廣闊的商業市場對制造成本和可擴展性的需求驅動著設計流程的不斷成熟。近年來，光子工藝設計套件（PDK）的推出顯著提高了光子設計的抽象水平和生產力，這是通過采用先進的光電子集成電路級設計流程才得以實現，該設計流程包括使用Ansys Lumerical的光電子集成電路仿真工具INTERCONNECT以及緊湊模型自動化工具CML Compiler。
為了滿足行業對提高良率、縮短產品上市時間的需求，支持統計學功能的PDK和設計流程變得尤其重要。準確模擬工藝制造偏差可以降低高昂的反復原型迭代的費用，縮短設計周期，提高良率，最大化投資回報。
AP_SUNY PDK套件
AIM Photonics、NY CREATES、Analog Photonics和Ansys Lumerical 聯合開發了支持統計模型的PDK套件，以滿足市場需求。
展開 ——Timothy Creazzo, Phase Sensitive Innovation公司”
AIM Photonics和Analog Photonics通過AP_SUNY PDK 4.0a的統計學緊湊模型，最大化光子芯片的可制造性。
圖1：部分AP_SUNY v4.0a CML中的INTERCONNECT緊湊模型（共計60多個）
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行業需求
廣闊的商業市場對制造成本和可擴展性的需求驅動著設計流程的不斷成熟。近年來，光子工藝設計套件（PDK）的推出顯著提高了光子設計的抽象水平和生產力，這是通過采用先進的光電子集成電路級設計流程才得以實現，該設計流程包括使用Ansys Lumerical的光電子集成電路仿真工具INTERCONNECT以及緊湊模型自動化工具CML Compiler。
為了滿足行業對提高良率、縮短產品上市時間的需求，支持統計學功能的PDK和設計流程變得尤其重要。準確模擬工藝制造偏差可以降低高昂的反復原型迭代的費用，縮短設計周期，提高良率，最大化投資回報。
AP_SUNY PDK套件
AIM Photonics、NY CREATES、Analog Photonics和Ansys Lumerical 聯合開發了支持統計模型的PDK套件，以滿足市場需求。
展開 圖六
（a） 單層MoS2壓電電子學器件
（b ）壓電電子學效應對單層MoS2的非對稱調制
（c） 壓電光電子學效應對光電流的調制機理
【成果七】壓電光子學：從基礎，到材料及應用
香港理工大學郝建華教授和日本產業技術綜合研究所徐超男教授（共同通訊）合作在MRS Bulletin上發表了題為“Piezophotonics: From fundamentals and materials to applications”的綜述論文。文章系統總結了壓電光子學效應的基本原理，材料的選擇到應用。壓電光子學是材料的壓電性質和光激發的耦合效應。金屬激活離子可以在這過程中扮演重要作用。首先作者介紹了壓電光子學的基本原理包括力致發光；其次介紹了有代表性材料的具體應用，譬如基于壓電光子學效應的磁場耦合多色發光等；最后文章對近年有代表性研究和工作進行了總結和介紹，為新型壓電光電子學器件，磁光學傳感，非破壞性環境監測，新型光源和顯示技術等領域的應用和發展提供重要參考和思路。(Hao, J., & Xu, C. (2018). Piezophotonics: From fundamentals and materials to applications. MRS Bulletin, 43(12), 965-969.)
圖七
（a）壓電光子學和磁致發光的耦合示意圖
（b）壓電光子學效應所用的金屬離子常用元素
（c） 壓電光子學效應發光的能級圖
（d）多場激發的發光示意圖
展開 如圖三所示，在幾種不同層數結構中的最優到達情形中，出口波導都會聚了比大部分其他波導更高的光強，而經典情形是當出口節點達到最優時，所有節點的光強實現平均分配，因而最優到達效率非常低。
研究人員進一步分析了量子行走和經典隨機行走在六方粘合樹結構上的“快速到達”表現隨著結構層數的量化關系。量子最優到達效率始終比經典最優到達效率高一個多數量級。而且對于最優到達效率所對應的最優演化長度，量子算法和經典算法分別需要與粘合樹層數呈線性及平方關系的演化長度。也就是說，量子算法對于“快速到達”問題在更大的任務尺寸上具有更大的優勢。
圖三：結構復雜度不斷增大的量子“快速到達”實驗結果
金賢敏研究團隊通過理論創新、高精度的芯片制備、單光子級的注入和成像等一系列努力，最終首次在復雜六方粘合樹結構“快速到達”問題中成功實現量子加速優勢。光量子集成芯片中的實驗結果與理論結果在最優到達效率及最優演化長度兩方面都吻合的很好，這與研究團隊過去三年所發展的飛秒激光直寫制備三維光量子集成芯片的精準工藝是分不開的。
金賢敏研究團隊所發展的基于三維光子集成芯片的大規模量子演化系統，使得研發各種物理系統可擴展的專用光量子計算原型機成為可能。同時，這種粘合樹結構很容易讓人聯想到計算機科學中的二元樹或決策樹，若能將量子算法運用到計算機科學中的優化、管理、及信息搜尋等各種實際問題中去，有望極大地推動量子計算機的實際應用。還有望用來解決許多跨學科交叉的科學問題并衍生新興研究領域，比如與實驗室天文學模擬、量子人工智能[Physical Review Letters 120, 240501 (2018)]、量子拓撲光子學[arXiv:1810.01435 (2018)]、生物醫藥及成像等學科相互關聯的綜合性研究。
展開 光電器件將繼續實現微型化，未來的許多器件都有可能成為純光子系統，以滿足現代技術的尺寸需求。基于量子電子學和量子光學領域目前取得的成功，量子光電子學有望在未來幾年成為新興的發展領域。
提升光電設計的可持續性，將是另一個不斷發展的重要領域。許多的天然材料十分有限，而且變得越來越難獲得，因此，轉向使用更環保或可回收的材料將變得越來越重要。但是，還存在一個主要考慮因素，即如何使用更少的原材料，或更新、更具可持續性的材料，來獲得同等準確性和/或性能。
光電子學與光子技術的相關專題、標簽、搜索
光電子學與光子技術的最新內容
Ansys | 什么是光電子學？1個月前
光電子學（optoelectronic或optronics）絕不僅僅是光子學的一個子領域，而是光學和電子學交叉領域的關鍵學科，推動著通信、成像、傳感和能源等領域的創新發展。盡管光電子學位于兩個物理領域的交叉地帶，但同時又具有其獨特的器件體系，主要涉及光的發射或探測。
就此而言，光電器件（optoelectronic devices）要么使用光信號并將其轉換為電輸出，要么采用電輸入并將其轉換為光信號
電子束粉末床熔融（EB-PBF）金屬3D打印技術利用電子束對粉末床進行預熱和選擇性熔化，逐層堆積制造三維零件。由于電子束的能量轉換率高，不同材料對電子束能量的吸收率都很高，利用電子束掃描粉末床，可以預熱到1000℃，大大減小了熔融沉積過程的熱應力。
△Luis Izet Escano使用團隊開發的設備研究3D打印制造的金屬零件結構。圖片來IZET ESCANO
汽車電子是車體汽車電子控制裝置和車載汽車電子控制裝置的總稱。車體汽車電子控制裝置，包括發動機控制系統、底盤控制系統和車身電子控制系統（車身電子ECU）。
汽車電子最重要的作用是提高汽車的安全性、舒適性、經濟性和娛樂性。用傳感器、微處理器MPU、執行器、數十甚至上百個電子元器件及其零部件組成的電控系統。
按照對汽車行駛性能作用的影響劃分，可以把汽車電子產品歸納為兩類
客戶
美國集成光電子制造研究所（AIM Photonics）, 模擬光電（Analog Photonics）
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美國集成光電子制造研究所（AIM Photonics）, 模擬光電（Analog Photonics）
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【引言】
以氮化鎵，碳化硅和氧化鋅等為代表的第三代半導體材料已經在消費電子，5G通訊，電動汽車，光電通信等諸多新興領域得到廣泛應用。這些寬禁帶材料同時也具有非中心對稱的晶體結構，因而表現出顯著的壓電特性。然而這些材料中壓電極化電荷和半導體特性的耦合過程長期以來被忽略。
針對壓電半導體中極化電荷和半導體特性耦合過程的研究和應用，佐治亞理工學院及中國科學院北京納米能源與系統研究所的王中林院士分別于
10 月 29 日，最新一期國際權威學術期刊《自然?光子學》(影響因子：37.85) 以”Experimental quantum fast hitting on hexagonal graphs” 為題發表了上海交通大學金賢敏研究團隊最新研究成果，報道了首個基于光子集成芯片的物理系統可擴展的專用光量子計算原型機，
不久前，美國明尼蘇達大學Michael McAlpine研究團隊在《先進材料》(Advanced Materials)期刊上發表了新的研究成果-3D打印仿生眼。研究團隊通過一種復合材料3D打印機以及導電的油墨材料，在玻璃半球的自由曲面上制造出圖像傳感陣列。
本期，3D科學谷就與谷友一起來了解明尼蘇達大學團隊在制造3D打印仿生眼時所使用的3D打印技術。
電子技術與生物學相融合
【引言】
近年來，壓電光電子學效應廣泛被用于各類半導體光電器件的性能調制，包括：太陽能電池、發光二極管、光電二極管和光探測器等。然而，關于壓電光電子學效應在不同器件結構和材料體系的半導體光電器件中的調制作用機制研究還鮮見報道。更重要的是，壓電光電子學效應不僅會產生使器件性能增強的作用，還可能會產生使器件性能削弱的作用，極大地限制了壓電光電子學效應能夠達到的器件性能增強的最大幅度。
【成果簡介】
