光子技術(shù)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2022-03-29
光子技術(shù)的實例教程
硅光子技術(shù)原理介紹
硅光子技術(shù)即在硅晶圓上實現(xiàn)光傳輸，用激光束代替電子信號傳輸數(shù)據(jù)，是一種基于硅光子學(xué)的低成本、高速率的光通信技術(shù)。硅光子技術(shù)的實用化和研發(fā)的推進(jìn)改速度都超過了預(yù)期，其中，進(jìn)展尤為快速的當(dāng)屬日本。
光子學(xué)使用的材料是玻璃，光器件是基于玻璃上制作的，這與硅有所不同。由于光的波長對硅而言是透明的，如果信息完全基于硅的基礎(chǔ)上的話，就不能做光接收器，這是硅材料的本質(zhì)不足，尤其是光源方面，所以硅材料不適合做激光器。但是硅光子技術(shù)的應(yīng)用范圍可以從電路板間的數(shù)據(jù)傳輸擴(kuò)大到芯片內(nèi)的傳輸，并且未來硅光子技術(shù)的應(yīng)用范圍有望擴(kuò)大到芯片間和芯片內(nèi)的傳輸，預(yù)計這方面的應(yīng)用將在2020年左右實現(xiàn)實用化。
有專家表示，硅光子技術(shù)是一個原理性的技術(shù)，人們可以透過這個窗口看到以前沒有看到過的東西。如果作為獨(dú)立元件的話，它的優(yōu)勢在于獨(dú)立波長，這不像其他傳統(tǒng)的激光器，傳統(tǒng)的激光器會產(chǎn)生紅光、綠光，而基于硅光子的獨(dú)立元件能產(chǎn)生傳統(tǒng)激光器產(chǎn)生不了的光。
來源：中國電力電子產(chǎn)業(yè)網(wǎng)
展開 隨著半導(dǎo)體工藝的進(jìn)步和制造精度的提高，激光技術(shù)在泛半導(dǎo)體制程領(lǐng)域的應(yīng)用也將更加廣泛，有望為半導(dǎo)體制造業(yè)帶來更高的生產(chǎn)效率和更優(yōu)秀的產(chǎn)品質(zhì)量。
近年來，國際形勢錯綜復(fù)雜，各國將半導(dǎo)體制造作為支持重點(diǎn)，國內(nèi)也逐漸形成了產(chǎn)業(yè)鏈上下游的國產(chǎn)化趨勢。我國不斷推進(jìn)高端裝備研發(fā)與制造，激光設(shè)備的市場需求也隨之不斷增加。根據(jù)CINNO Research數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計 2024 年，中國激光設(shè)備市場規(guī)模將超過600億元，2021~2024年復(fù)合增長率達(dá)7%，中國激光設(shè)備行業(yè)發(fā)展前景廣闊。
在此背景下，炬光科技第五屆【光子技術(shù)應(yīng)用行業(yè)論壇】將于2023年5月11日在炬光科技（東莞）基地隆重舉辦。炬光科技為全球高功率半導(dǎo)體激光器及應(yīng)用領(lǐng)域具有影響力的公司和品牌，被中國光學(xué)學(xué)會激光加工專業(yè)委員會授予“高功率半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)先驅(qū)”稱號。本屆論壇以【創(chuàng)新·合作】為主題，聚焦光子應(yīng)用前沿技術(shù)，共話光子應(yīng)用未來。自2015年創(chuàng)辦以來，論壇已成為國內(nèi)光子行業(yè)重要的國際化學(xué)術(shù)交流平臺，受到了與會嘉賓的高度認(rèn)可。
為深入探討激光光學(xué)技術(shù)在泛半導(dǎo)體生產(chǎn)制造領(lǐng)域的應(yīng)用，今年，炬光科技將聯(lián)手業(yè)界知名咨詢公司CINNO Research在第五屆【光子技術(shù)應(yīng)用行業(yè)論壇】同期舉辦首屆【泛半導(dǎo)體制程應(yīng)用光子技術(shù)行業(yè)論壇】，將邀請到多名國內(nèi)及海外業(yè)界知名專家共聚一堂，打造國際化、權(quán)威性的產(chǎn)業(yè)盛事。專家們將從市場、技術(shù)、應(yīng)用等方面分享多場主題報告，內(nèi)容覆蓋半導(dǎo)體先進(jìn)封裝技術(shù)、Micro LED巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)、半導(dǎo)體制程與晶圓檢測、新能源汽車的激光應(yīng)用等前沿技術(shù)應(yīng)用。
我們誠摯歡迎來自泛半導(dǎo)體制程領(lǐng)域的專家、學(xué)者、企業(yè)家蒞臨，一起謀產(chǎn)業(yè)機(jī)會、促行業(yè)發(fā)展，共同探討光子技術(shù)在泛半導(dǎo)體制程領(lǐng)域的應(yīng)用大局。
展開 炬光科技第五屆【光子技術(shù)應(yīng)用行業(yè)論壇】于2023年5月11日在炬光科技（東莞）基地隆重舉辦。活動主辦單位為東莞市工業(yè)和信息化局、東莞市科學(xué)技術(shù)局、東莞市東城街道辦事處，承辦單位為西安炬光科技股份有限公司。本屆論壇以【創(chuàng)新·合作】為主題，聚焦光子應(yīng)用前沿技術(shù)，共話光子應(yīng)用未來。
與第五屆【光子技術(shù)應(yīng)用行業(yè)論壇】同期舉辦的首屆【泛半導(dǎo)體制程應(yīng)用光子技術(shù)行業(yè)論壇】也已成功閉幕，該論壇由炬光科技聯(lián)手業(yè)界知名咨詢公司CINNO Research打造，深入探討激光與光學(xué)技術(shù)在泛半導(dǎo)體生產(chǎn)制造領(lǐng)域的應(yīng)用，受到了國內(nèi)光子行業(yè)與會嘉賓的廣泛認(rèn)可。
泛半導(dǎo)體制程應(yīng)用光子技術(shù)行業(yè)論壇開幕致辭
炬光科技泛半導(dǎo)體制程事業(yè)部總經(jīng)理戴曄為本次論壇開幕作致辭演講。戴曄表示，本次論壇旨在探索光子技術(shù)在半導(dǎo)體制程中的應(yīng)用，這是一個極具前瞻性的議題，也是業(yè)界共同關(guān)注和探討的重要話題。
隨著半導(dǎo)體工藝的進(jìn)步和制造精度的提高，激光技術(shù)在泛半導(dǎo)體制程領(lǐng)域的應(yīng)用也將更加廣泛。隨著國際形勢的不確定，各國為了維護(hù)自身半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的穩(wěn)定，均將半導(dǎo)體制造作為支持重點(diǎn)，我國也在打造國產(chǎn)化趨勢的產(chǎn)業(yè)鏈。
展開 硅光子技術(shù)應(yīng)用的分析
調(diào)查公司Global Information發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2011年有源光纜(AOC)的全球銷量為30.5萬根，銷售額為7000萬美元。并且還預(yù)測，2016年的銷量將達(dá)到78.6萬根，銷售額將擴(kuò)大到1.75億美元。之所所硅光子在AOC光收發(fā)器領(lǐng)域取得很好的成績，是因為可以通過量產(chǎn)大幅降低成本，而此前的AOC采用的是基于化合物半導(dǎo)體的分立元件，價格相對比較高。
傳統(tǒng)光通信模塊是將三五族半導(dǎo)體芯片、高速電路硅芯片、無源光器件及光纖封裝而成，其中的成本主要來自三五族半導(dǎo)體芯片及系統(tǒng)封裝。雖然其傳輸速度可達(dá)40Gbit/s以上，但是比起使用電纜傳輸而言，價格卻昂貴得多，因此近年來，高速硅光電組件變成一項相當(dāng)炙手可熱的題材，主要研究目的就是希望借由芯片量產(chǎn)技術(shù)降低芯片生產(chǎn)成本、提升良率，另一方面，可以縮小硅光電、光學(xué)組件的尺寸，進(jìn)一步和后端電路整合在一起，以降低封裝成本。
總體而言，采用硅光子技術(shù)的最大特點(diǎn)就是成本低、速度快。當(dāng)然，硅光子若進(jìn)一步發(fā)展還存在兩大難題。一是，使光元件和光收發(fā)器大幅實現(xiàn)小型化和低耗電量化的方法。另一個是，進(jìn)一步實現(xiàn)大容量化的王牌——密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)的利用。
如今的光子晶體未采用硅基，因為很難采用硅基以高效率制作有源器件。不過，結(jié)合發(fā)光的鍺和硅等技術(shù)的話，就有可能實現(xiàn)硅基光子晶體。
另一方面，高速硅光子光傳輸可能需要DWDM。該技術(shù)早在15年前就已普遍用于長距離通信用設(shè)備等，但用于硅光子則非常難。其中一個原因是，各個光元件發(fā)出的光的波長以及通過波導(dǎo)的光的波長因溫度變化存在巨大偏差。將長距離通信設(shè)備使用的溫度控制功能用于硅光子技術(shù)的成本過高，不現(xiàn)實。
展開 Lumerical的用戶界面（UI）提供了集成化設(shè)計環(huán)境（IDE），可將包括光、放射、電氣、熱、以及電磁仿真在內(nèi)的多種模型進(jìn)行直觀地耦合，這一多物理場理念能夠很好地滿足相關(guān)人員為5G、自動駕駛汽車及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)光子集成技術(shù)的需求。
對自動駕駛汽車激光雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行仿真
展示了對特定物體準(zhǔn)確（紅）和不準(zhǔn)確（藍(lán)）探測的情況
例如，自動駕駛汽車需要在其環(huán)境探測系統(tǒng)中使用低成本激光雷達(dá)系統(tǒng)傳感器。工程師使用光子集成仿真，就能夠?qū)す獍l(fā)射器，以及用于波束成型及控制的納米級集成相位陣列（或液晶）性能進(jìn)行評估。隨后采用宏觀光學(xué)仿真技術(shù)（例如Ansys SPEOS）,對激光束傳播及其與環(huán)境的相互作用建模。然后工程師可使用Lumerical技術(shù)，基于宏觀光學(xué)仿真結(jié)果計算出激光信號，并對集成化傳感器如何接收激光信號進(jìn)行建模。
目前Ansys用戶在仿真激光雷達(dá)系統(tǒng)時，需要依靠測量結(jié)果或從廠商獲得集成化光子信息。工程師在集成這些仿真技術(shù)后，就能夠創(chuàng)建高保真度仿真，幫助他們對光源和探測器設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。
為幫助工程師對電子系統(tǒng)及其與光子電路的交互進(jìn)行仿真，Lumerical已與多家foundry結(jié)成合作伙伴，致力于為客戶提供高質(zhì)量光子流程設(shè)計套件（PDK）。因此，工程師采用Ansys平臺對自身產(chǎn)品組合集成后，即可仿真并分析定義完整的光電通信或傳感系統(tǒng)的特征。
關(guān)于Lumerical
Lumerical專注光子仿真和建模領(lǐng)域，其光子仿真產(chǎn)品是設(shè)計人員了解光并預(yù)測光在復(fù)雜結(jié)構(gòu)，電路和系統(tǒng)中行為的工具。總部位于加拿大溫哥華，自2003年成立以來，已發(fā)展為光子學(xué)界引用最廣泛的工具之一。
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光子技術(shù)的最新內(nèi)容
</p><p><strong>內(nèi)容簡介：</strong>硅光子技術(shù)正在推動下一代應(yīng)用的發(fā)展，包括數(shù)據(jù)通信、人工智能、傳感以及量子計算等領(lǐng)域，這些應(yīng)用對更高帶寬和更低功耗提出了更高要求。由于光子集成電路（PIC）與電子電路緊密耦合，構(gòu)建統(tǒng)一的電–光協(xié)同設(shè)計方法變得至關(guān)重要。
而表面等離子體光子學(xué)納米技術(shù)，在微觀尺度（百萬分之一米）的光子學(xué)領(lǐng)域和納米尺度（十億分之一米）的電子領(lǐng)域之間架起了橋梁。
隨著研究人員能夠使用石墨烯等新型超材料，表面等離子體光子學(xué)的未來前景一片光明。一旦企業(yè)能夠生產(chǎn)出穩(wěn)健、可靠且價格合理的等離子體器件，表面等離子體光子學(xué)納米技術(shù)將成為為新一代10GHz+集成電路板提供必要協(xié)同作用的關(guān)鍵。
光學(xué)應(yīng)用技術(shù)主管</strong></p><p><br></p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/202604/imgs/659f5622341a4cafbf915a93ea7ee76d" width="186"></p><p class="ql-align-center"><strong>蘇東榆 | 新思科技資深光子技術(shù)解決方案工程師
講師：
蘇東榆 | 新思科技 資深光子技術(shù)解決方案工程師
蘇東榆，2010 年與 2012 年分別取得國立臺灣大學(xué)物理學(xué)系學(xué)士與碩士學(xué)位。
3.4 時間傳感：從高速成像到光子計時
時間維度感知涵蓋從毫秒級運(yùn)動捕捉到皮秒級光子計時的廣闊技術(shù)譜系。根據(jù)時間分辨率的量級差異，時間傳感可分為三個技術(shù)層級。
第一層級：高速成像。 傳統(tǒng)高速相機(jī)通過提升幀率來捕捉快速運(yùn)動場景，幀率可達(dá)每秒數(shù)千至數(shù)萬幀。在芯片層面，高速成像依賴高帶寬讀出電路和并行模數(shù)轉(zhuǎn)換架構(gòu)。
而表面等離子體光子學(xué)納米技術(shù)，在微觀尺度（百萬分之一米）的光子學(xué)領(lǐng)域和納米尺度（十億分之一米）的電子領(lǐng)域之間架起了橋梁。
隨著研究人員能夠使用石墨烯等新型超材料，表面等離子體光子學(xué)的未來前景一片光明。一旦企業(yè)能夠生產(chǎn)出穩(wěn)健、可靠且價格合理的等離子體器件，表面等離子體光子學(xué)納米技術(shù)將成為為新一代10GHz+集成電路板提供必要協(xié)同作用的關(guān)鍵。
光學(xué)和光子學(xué)技術(shù)在顯示應(yīng)用中迅速發(fā)展。OLED電視是目前最大的商業(yè)市場之一，但MicroLED憑借更快的響應(yīng)時間、更低的功耗、更高的能效和分辨率，被視為下一代LED顯示器。
什么是MicroLED技術(shù)？
MicroLED（μLED）是由氮化銦鎵（InGaN）和磷化鋁鎵銦（AlGaInP）等III-V族化合物（位于元素周期表第三列和第五列）制成的微米級器件。
我們堅信，超黑材料不僅是工業(yè)產(chǎn)品，更是推動光子管理技術(shù)進(jìn)步的基石。未來，黑翊科技將繼續(xù)深耕超材料領(lǐng)域，以持續(xù)的創(chuàng)新為客戶創(chuàng)造價值，致力于成為全球超黑消光材料技術(shù)發(fā)展的領(lǐng)導(dǎo)者。
選擇黑翊，選擇極致的黑，擁抱清晰的世界。
光纖-芯片耦合的挑戰(zhàn)與機(jī)遇
硅光子技術(shù)的核心優(yōu)勢在于其高折射率對比度，可實現(xiàn)超緊湊的光學(xué)器件。然而，光纖（模式直徑約10 μm）與硅波導(dǎo)（亞微米尺寸）之間的模式尺寸差異巨大，導(dǎo)致耦合效率低下。
在硅光子技術(shù)快速發(fā)展的背景下，光纖與芯片波導(dǎo)的高效耦合始終是制約系統(tǒng)性能提升的關(guān)鍵瓶頸。
