光電集成技術
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
光電集成技術的實例教程
由于受到RC（電阻電容）延遲經典物理效應的限制，電子技術難以突破納秒的門檻，制約了超高速信息傳輸的發展，光子成為新的信息傳輸的載體，光子和電子的結合成為業界研究的重點。
光子集成技術簡述
光子集成技術，即光子集成電路技術（PIC，Photonic Integrated Circuit），與電子集成技術科類似，只不過集成的是各種不同的光學器件或光電器件，比如激光器、電光調制器、光電探測器、光衰減器、光復用/解復用器以及光放大器等。
通過將很多的光學元器件集成在一個單片之中，大規模單片PIC使得系統尺寸、功耗以及可靠性都得到大幅度提高，同時大大降低了系統成本。隨著運營商網絡向100G/400G高速系統的不斷升級，低成本的集成技術成為必然選擇。
現有PIC所采用的基底材料主要包括磷化銦（InP）、砷化鎵（GaAs）、鈮酸鋰（LiNbO3）、Si/SiO2，目前已經商用的大規模單片PIC采用的就是磷化銦材料。
InP（磷化銦）VS Si（硅）
目前大規模光子集成的材料主要是InP，但是其由于價格昂貴，業界在探討基于硅的解決方案。
展開 MXFS
將光電兩種測量技術集成到一個系統中
QuantumX MXFS使光纖測量變得更簡單，更靈活，更具競爭力，可為您帶來布拉格光柵測量技術的所有優勢：各種傳感器組成的大型傳感器網絡、高應變和高抗疲勞性、可靠和高質量的遠程測量、更低成本等。
通過最新的MXFS BraggMETER, 多達16個光纖傳感器可連接到8個光纖連接器中的任何一個，進行并行采集。因此，每個光纖解調儀提供128通道，并可同步采集。優勢顯而易見：不僅降低了每個測量點的成本，而且還降低了總體擁有成本。
用戶可選擇兩種工作模式：
正常速度模式：采集速率 100S/s，適合監控項目或組件熱測試。
高速模式：采集速率 2000S/s，適合動態監測或實驗應力分析。
光纖傳感器易于安裝，電磁安全性高，也用于潛在爆炸性環境。可同時測量應變、溫度、加速度、載荷和傾斜度的物理量。MXFS與其它QuantumX模塊可混合使用，組成包括光纖和電氣兩種測量技術的混合解決方案。
集成光纖測量技術到QuantumX系統中
QuantumX MXFS BraggMETER既是一個光學解調儀，也是可集成到QuantumX系統中的光纖模塊——靈活、模塊化、高精度。
展開 例如，注入可以通過濃度與深度的查找表進行（對于平坦表面來說，這是一個不錯的選擇），或者，可以單獨且高精度地仿真每個注入離子與基板中的原子碰撞，這種技術稱為蒙特卡羅模擬（適用于復雜的表面形貌）。在每個步驟中，這些可選的技術選項可以根據該特定工藝步驟的重要性進行“混合和匹配”，為用戶提供極大的靈活性，以便為整個仿真確定優先級并優化精度與仿真時間。
本文以兩種結構類型為例，分別為集成鍺光電探測器的硅光波導[3]和使用二極管和集成傳輸線的相移光強度調制器，以提供可變電場作為器件電輸入[4]。
研究了兩種結構變化。對于集成鍺探測器的硅波導，比較使用大接觸面積頂部接觸和在結構邊緣使用通孔進行頂部接觸，研究頂部接觸設計對光學性能的影響。圖 2顯示了一種變體的示例。在這種情況下，使用了基于水平集的工藝仿真器。
圖 2. 在 SOI 襯底上制造的硅波導結構和集成鍺光電探測器，以絕對凈摻雜為顏色輪廓顯示了一般結構。
對于光調制器結構，使用兩種不同的 n 型和 p 型注入劑量研究了摻雜濃度對形成調制二極管結構的影響。一種結構對有源區磷和硼注入分別使用 1.5e13/cm2 和 1e13/cm3 的注入劑量，而第二個實驗使用 3.2e12/cm2 和 2e12/cm2 的注入劑量進行相同的注入。圖 3 顯示了光波導/二極管區域內摻雜分布的影響，其中彩色輪廓顯示了兩種不同注入劑量情況下的絕對凈摻雜濃度。
圖 3. 兩種不同注入劑量的凈摻雜濃度，用于研究摻雜濃度對光調制器性能的影響。
第二個示例具有非常大的特征（例如傳輸線）以及集成電場中非常小的特征——光相位調制波導，使用基于網格的工藝仿真器來減少仿真所需的計算資源。圖 4 和圖 5 顯示了正確仿真結構所需的巨大特征尺寸范圍。圖 4 顯示了完整的結構，主要由兩個金屬化傳輸線構成。
展開 例如，注入可以通過濃度與深度的查找表進行（對于平坦表面來說，這是一個不錯的選擇），或者，可以單獨且高精度地仿真每個注入離子與基板中的原子碰撞，這種技術稱為蒙特卡羅模擬（適用于復雜的表面形貌）。在每個步驟中，這些可選的技術選項可以根據該特定工藝步驟的重要性進行“混合和匹配”，為用戶提供極大的靈活性，以便為整個仿真確定優先級并優化精度與仿真時間。
本文以兩種結構類型為例，分別為集成鍺光電探測器的硅光波導[3]和使用二極管和集成傳輸線的相移光強度調制器，以提供可變電場作為器件電輸入[4]。
研究了兩種結構變化。對于集成鍺探測器的硅波導，比較使用大接觸面積頂部接觸和在結構邊緣使用通孔進行頂部接觸，研究頂部接觸設計對光學性能的影響。圖 2顯示了一種變體的示例。在這種情況下，使用了基于水平集的工藝仿真器。
圖 2. 在 SOI 襯底上制造的硅波導結構和集成鍺光電探測器，以絕對凈摻雜為顏色輪廓顯示了一般結構。
對于光調制器結構，使用兩種不同的 n 型和 p 型注入劑量研究了摻雜濃度對形成調制二極管結構的影響。一種結構對有源區磷和硼注入分別使用 1.5e13/cm2 和 1e13/cm3 的注入劑量，而第二個實驗使用 3.2e12/cm2 和 2e12/cm2 的注入劑量進行相同的注入。圖 3 顯示了光波導/二極管區域內摻雜分布的影響，其中彩色輪廓顯示了兩種不同注入劑量情況下的絕對凈摻雜濃度。
圖 3. 兩種不同注入劑量的凈摻雜濃度，用于研究摻雜濃度對光調制器性能的影響。
第二個示例具有非常大的特征（例如傳輸線）以及集成電場中非常小的特征——光相位調制波導，使用基于網格的工藝仿真器來減少仿真所需的計算資源。圖 4 和圖 5 顯示了正確仿真結構所需的巨大特征尺寸范圍。圖 4 顯示了完整的結構，主要由兩個金屬化傳輸線構成。
展開 有機場效應波導器件
最近，在前期研究基礎上，針對有機電子學器件和光子學器件難以集成的難題，科研人員進一步利用有機場效應晶體管器件特有的信號放大和開關特性，同時結合有機高分子單晶兼具場效應和光波導特性，提出了一種新型有機場效應波導器件的設計思想，希望通過光電子微觀層面的相互作用，實現二者的相互調制及集成。為了驗證這一思想，科研人員首先以課題組前期發展的氯代吲哚[3,2-b]咔唑分子（CHICZ）有機半導體分子為例，通過多金膜掩模方法，構筑了基于CHICZ單晶的有機場效應波導器件，系統研究了在溝道電荷傳輸平行和垂直波導傳輸方向的電場對材料光波導性能的影響，證實柵極調控作用對晶體中光波導傳輸特性的有效調制，在平行和垂直方向獲得了分別高達70%和50%的調控幅度。同時，以入射激光作為場效應晶體管的另一個調控變量，實現了光信號傳輸對于晶體管電荷傳輸性能的調控，調控開關比達14800。這一研究結果證實了微觀層面有機半導體材料中的光電相互調制行為，可進一步拓展到更多其他有機高分子共軛材料體系，為有機光電子器件的有效集成提供了一種新思路。相關研究工作近期發表在Nat. Commun. 2018, 9, 4970, DOI: 10.1038/s41467-018-07269-9.
來源：化學所
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光子集成電路 (PIC) 是眾多當前和下一代產品的關鍵支撐技術。PIC 將微電子領域常見的半導體材料和制造工藝與光的編碼、傳輸和檢測相結合，通過將帶寬與計算核心之間的距離拉近，改變了數據中心的通信方式，并加速了自動駕駛領域 LiDAR 和未來信息處理領域量子計算等新興應用的發展。
電子和光子之間的連接是通過能夠在光信道上編碼電信號，并將光轉換回電信號來恢復信息的器件實現的。在 PIC 中，電光調制器和光電探測器是實現這些轉換的基本光電元件
數字式環境光傳感器的工作原理基于光電效應，通過感光元件將光線強度轉換為數字信號進行處理。
數字式環境光傳感器主要采用光電二極管或半導體材料作為感光元件。當光線照射到這些材料表面時，光子激發電子躍遷，產生與光線強度成正比的光電流。例如，光電二極管的電流大小直接反映入射光線強度。
信號處理流程：
光敏轉換?：光線強度變化引發感光元件（如光電二極管）的電流變化，該電流與光線強度呈線性關系。
將Python代碼
無縫集成到AVL CRUISE? M模型中
E-mail: cruise_support_china@avl.com
Author: Matej Adamcevic
Translator: Jing Peng
引言
在當今工程領域，比以往任何時候都更快捷、更靈活的時代，適應性和可定制化能力是不可或缺的功能。本文為大家介紹Python
光子集成電路 (PIC) 是眾多當前和下一代產品的關鍵支撐技術。PIC 將微電子領域常見的半導體材料和制造工藝與光的編碼、傳輸和檢測相結合，通過將帶寬與計算核心之間的距離拉近，改變了數據中心的通信方式，并加速了自動駕駛領域 LiDAR 和未來信息處理領域量子計算等新興應用的發展。
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<p><img src="https://mmecoa.qpic.cn/mmecoa_png/x0yLiaf5fF6zljXjLkgX11BDfiajHKsYb5MqrGqYU1eP78XglSYVCJeabzdwuzyLOnDll1icm184TK8FlHGHp6Dsw/640?wx_fmt=png" alt="圖片" width="1133"></p><p>在科技快速發展當下，AI 與 CAE
<h3 class="ql-align-center"><strong>會議基本信息</strong></h3><p><strong>時間：</strong>2025 年 5 月 28 日（星期三）</p><p><strong>地點：</strong>武漢光谷萬豪酒店</p><p><strong>費用：</strong>收費，499 元/人（含午餐，茶歇）</p><p><em>（Ansys維保期客戶免費
Ansys AI技術可提高3D-IC設計的生產力，而更廣泛的合作則推動了面向AI、HPC和高速數據通信半導體的創新3D-IC熱、機械應力和光子解決方案發展
主要亮點
在設計3D集成電路（IC）組件時，Ansys人工智能（AI）驅動的解決方案表現出更高的生產力，并為關鍵任務提供無縫自動化
Ansys多物理場平臺，可支持臺積電客戶對不斷發展的3D-IC設計的可靠性分析需求
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作為光電產業鏈的價值提供者
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