一、微光电子集成系统芯片开始步入实用化阶段（论文文献综述）
朱梦林[1]（2021）在《硅基真空态量子随机数发生器的关键技术研究》文中研究指明量子随机数发生器通过利用量子力学中不确定原理的非确定性物理过程,可在理论上生成不可预测和不可复制的随机数,能够保障重要信息的安全,因此被广泛应用于信息安全领域中。其中基于真空态的连续变量量子随机数发生器的量子态易制备,探测装置简单,生成速率高,且不容易被潜在攻击者所控制,安全性强。近年来,基于真空态的连续变量量子随机数发生器经过快速发展,正在逐步走向商用化。然而,由分立的光学器件构成的真空态量子随机数发生器在尺寸上很难集成到其它复杂的系统中,并且成本高,功耗大和不稳定等问题严重限制了其在实际场景中的应用。与普通光学系统相比,集成光路具备很多优点,比如信号带宽大,尺寸小,重量轻,功耗小,成本低,保密性强等,其中绝缘体上硅与互补金属氧化物半导体兼容,是一个良好的集成平台。同时,经过不断更迭,许多基于硅基光电子技术的光学器件已经被一一实现,因此结合集成电路将真空态量子随机数发生器集成在绝缘体上硅的想法变得不再遥不可及。但是,在实际实现时仍然存在一些技术难题,比如系统中的噪声控制、硅基芯片的引线键合以及激光与芯片之间的耦合等。为了研究并解决实际实现时面临的一些技术难题,本论文主要工作及创新成果如下:1、在实验室建立了一套基于硅基芯片的真空态量子随机数发生器系统,其中硅基芯片面积不到1平方厘米。在通过调研和实验研究后,本实验首先采用引线键合和夹层PCB的方式解决硅基芯片与跨阻放大器的连接难题,并降低由于连接引入的噪声,使得该噪声不影响信号的测量。随后,根据硅基芯片上的量子随机数发生器方案优化跨阻放大器的电路结构,使得芯片上的多个真空态量子随机数发生器方案可共用一个跨阻放大器,防止因集成器件损坏而导致实验终止的问题,同时可有效利用跨阻放大器。最后,在量子随机数发生器系统的基础上,通过使用裸纤、任意信号发生器和强度调制器构建了一个判断激光是否耦合进芯片的方案,解决了激光耦合的问题。2、在实验中,通过对系统不断进行调试优化后,系统运行趋于稳定。经测量,硅基真空态QRNG的散粒噪声与电噪声比为11dB,最小熵可达8.5bit。随后,本文使用Toeplitz算法对原始数据进行了随机提取,提取速率可达340Mbps,并且提取后的随机序列通过了所有NIST检验。
张磊[2]（2021）在《集成光子学中的微结构器件研究》文中研究指明光子集成是将功能各异的集成式光子器件大规模集成在一个基底上,使其具有系统性功能的技术。光子芯片在光互连,量子计算,光神经网络计算和生物传感芯片等领域都有很大的应用潜力,正在被广泛研究。目前发展最成熟的领域是光通信芯片,以光信号为载体的光学集成芯片可以实现高速的光信号收发,光速的光信息交互,能完美的解决计算和通信领域面临的挑战。而且光电子集成芯片的制造工艺与现有的微电子芯片工艺技术相兼容,成本低,功耗小,具有广泛使用的潜力。目前正处于高速光收发芯片,大规模光交换芯片等数千基本元件组成的系统级芯片的研究状态。但相比之下,目前光子芯片的基本元件尺度约为400μm,光子集成芯片集成度远小于集成电路,且从长远来看,光子集成芯片的发展方向之一就是提高集成度,现有的集成光子学元件大多是导波光学原理等设计的,通过波导结构来控制光的传播,理论上不具备小型化的可能性,或者说,现有的元件小型化之后元件性能会急剧下降。光子芯片不同于电子芯片,在提高集成度的发展中主要制约因素并不是微纳加工工艺精度。提高光子芯片的集成度需要基于新原理的基本元件。近年来科学家提出可以利用微纳结构阵列来控制光的传播,称为集成式超表面元件。微结构阵列对光的响应复杂,所以可以通过微结构阵列的设计来实现多种功能的器件,具有小型化,高性能和设计高自由度等优点。但是随之而来是设计的复杂度,难以建立相关的物理模型。现有的设计方式多为非物理的计算求解,将微纳结构阵列看作类二维码分布,通过特定的算法求解微结构阵列的光学响应并不断优化逼近最优结果,将物理问题转化为算法问题。然而这类方法算力需求高,对于不同参数都需要重新计算,对计算的结果也不能给出物理的分析。所以需要建立超表面元件响应的物理模型。本论文从导波光学原理出发,推导了光波导体系下的色散方程,介绍了变换光学和超材料的内容,逐步将梯度折射率元件的概念引入到集成光子学领域,提出了一种超表面元件设计的近似的物理模型,通过简单计算即可设计特定的超表面元件,能够对超表面元件的设计给出了理论和经验指导。同时也为变换光学的研究提供了平台,可以在光芯片上实现隐身衣,黑洞模拟等等。全文的主要内容如下:（一）将梯度折射率元件的概念引入了集成光子学体系。基于光波导体系下的色散方程和等效介质理论拟合了超表面周期单元微结构占空比与局域有效模式折射率的函数关系。提出了利用超表面元件在导波光学体系下实现梯度折射率元件的方法。利用这种方法在标准SOI（Silicon-On-Insulator）参数下设计了小型化高性能的伦堡透镜,耦合器,偏振分束器元件,尺度均约为10μm量级,其中伦堡透镜能够实现高效的聚焦,聚焦效率约为87%,焦点半高宽约为0.5μm,设计的耦合器能够实现不同宽度波导间的高效耦合,耦合效率远高于同等长度下的锥形耦合器。偏振分束器能够实现不同偏振光的分离,消光比可达20 d B,且设计方法能够针对不同宽度的输入输出波导,且能够和其他复用元件联合使用。（二）光开关是光子集成芯片的重要元件,目前最常用的光开关主要是马赫-曾德干涉型光开关。这种光开关大多需要基于热光或电光效应的相位调制器,而传统材料的电光,热光系数都较低,所以传统光开关的尺度大多为300μm量级。也就是说要实现光开关元件的小型化需要改变现有的材料体系,相变材料的折射率变化范围大,理论上来说利用相变材料可以设计高集成度的光开关。本论文基于相变材料设计了微结构光开关,设计的器件尺寸仅有1μm左右。在165 nm的工作带宽下,实现了插入损耗优于1.27 d B,调制深度优于0.95。这种设计充分利用了相变材料的特色,实现了低插损,高消光比的光开关。（三）光子集成中一个非常吸引人的方向是如何将光学集成的尺度做到10纳米量级,将光电集成在同一尺度上。光子集成的方式很难讲集成度缩小至亚波长尺度,所以可能要更换光子集成的载体。可能的载体是表面等离子激元,它是一种可以将光局域在纳米尺度的金属电磁表面波。本论文在表面等离激元体系下也设计了基于超表面的梯度折射率元件,设计了表面等离激元伦伯透镜和高效的耦合器。所设计的表面等离激元伦伯透镜性能良好,聚焦效率可达78%。设计的表面等离激元耦合器性能也远高于相同参数下的锥形耦合器。
刘伟岩[3]（2020）在《战后科技革命推动日本产业升级研究 ——基于创新体系的视角》文中认为2008年经济危机后,为摆脱经济下行的轨道,美国、日本、德国先后提出了“重振制造业”（2009年）、日本版“第四次工业革命”（2010年）、“工业4.0”（2012年）等战略计划,而我国也于2015年提出了“中国制造2025”的行动纲领。这些战略规划的陆续出台拉开了以大数据、云计算、物联网（Io T）、人工智能（AI）等为标志的新一轮科技革命的帷幕。而作为第二经济大国,我国应如何借助于这一难得机遇来推动国内产业升级则成为亟待思考的问题。回顾日本走过的“路”可知,其也曾作为“第二经济大国”面临过相似的难题,且从中日经济发展历程比较和所面临的“三期叠加”状态来看,我国现阶段也更为接近20世纪70年代的日本,而日本却在当时的情况下借助于以微电子技术为核心的科技革命成功地推动了国内产业的改造升级。基于此,本文以日本为研究对象并将研究阶段锁定在其取得成功的战后至20世纪80年代这一时期,进而研究其所积累的经验和教训,以期为我国接下来要走的“路”提供极具价值的指引和借鉴。在对熊彼特创新理论以及新熊彼特学派提出的技术经济范式理论、产业技术范式理论、国家创新体系理论和部门创新体系理论等进行阐述的基础上,本文借助于此从创新体系的视角构建了“科技革命推动产业升级”的理论分析框架,即:从整体产业体系来看,其属于技术经济范式转换的过程,该过程是在国家创新体系中实现的,且两者间的匹配性决定着产业升级的绩效;而深入到具体产业来看,其又是通过催生新兴产业和改造传统产业来实现的,对于此分析的最佳维度则是能够体现“产业间差异性”的部门创新体系,同样地,两者间的匹配性也决定着各产业升级的成效。回顾科技革命推动日本产业升级的历程可知,其呈现出三个阶段:20世纪50～60年代的“重化型”化,70～80年代的“轻薄短小”化,以及90年代后的“信息”化。其中,“轻薄短小”化阶段是日本发展最为成功的时期,也是本文的研究范畴所在。分析其发生的背景可知:虽然效仿欧美国家构建的重化型产业结构支撑了日本经济“独秀一枝”的高速发展,但在日本成为第二经济大国后,这一产业结构所固有的局限性和问题日渐凸显,倒逼着日本垄断资本进行产业调整;而与此同时,世界性科技革命的爆发恰为其提供了难得的历史机遇;但是这种机遇对于后进国来说在一定意义上又是“机会均等”的,该国能否抓住的关键在于其国内的技术经济发展水平,而日本战后近20年的高速增长恰为其奠定了雄厚的经济基础,且“引进消化吸收再创新”的技术发展战略又在较短的时间内为其积累了殷实的技术基础。在这一背景下,借助于上文所构建的理论分析框架,后文从创新体系的视角解释了战后以微电子技术为核心的科技革命是如何推动日本产业升级以及日本为何更为成功的。就整体产业体系而言,科技革命的发生必然会引致技术经济范式转换进而推动产业升级,且这一过程是在由政府、企业、大学和科研机构以及创新主体联盟等构建的国家创新体系中实现的。战后科技革命的发源地仍是美国,日本的参与借助的是范式转换过程中创造的“第二个机会窗口”,换言之,日本的成功得益于对源于美国的新技术的应用和开发研究,其技术经济范式呈现出“应用开发型”特点。而分析日本各创新主体在推动科技成果转化中的创新行为可以发现,无论是政府传递最新科技情报并辅助企业引进技术、适时调整科技发展战略和产业结构发展方向、制定激励企业研发的经济政策和专利保护制度、采取措施加速新技术产业化的进程、改革教育体制并强化人才引进制度等支持创新的行为,还是企业注重提升自主创新能力、遵循“现场优先主义”原则、实施“商品研制、推销一贯制”、将资金集中投向开发研究和创新链的中下游环节以及培训在职人员等创新行为,或是大学和科研机构针对产业技术进行研究、重视通识教育和“强固山脚”教育以及培养理工科高科技人才等行为,亦或是“政府主导、企业主体”型的创新主体联盟联合攻关尖端技术、建立能够促进科技成果转化的中介机构、联合培养和引进优秀人才等行为都是能够最大限度地挖掘微电子技术发展潜力的。而这种“追赶型”国家创新体系与“应用开发型”技术经济范式间的相匹配正是日本能够更为成功地借力于战后科技革命推动产业升级的根因所在。进一步地从具体产业来看,科技革命引致的技术经济范式转换表现为新兴技术转化为新兴产业技术范式和改造传统产业技术范式的过程,这也是科技革命“双重性质”的体现。而对这一层面的分析则要用到能够体现“产业间差异性”的部门创新体系。在选取半导体产业和计算机产业作为新兴产业的代表,以及选取工业机器产业（以数控机床和工业机器人为主）和汽车产业作为微电子技术改造传统机械产业的典型后,本文的研究发现:由于这些产业在技术体制、所处的产业链位置、所在的技术生命周期阶段等方面的不同,其产业技术范式是相异的,而日本之所以能够在这些产业上均实现自主创新并取得巨大成功就在于日本各创新主体针对不同的产业技术范式进行了相应的调整,分别形成了与之相匹配的部门创新体系。而进一步比较各部门创新体系可知,日本政府和企业等创新主体针对“催新”和“改旧”分别形成了一套惯行的做法,但在这两类产业升级间又存在显着的差异,即:日本政府在“催新”中的技术研发和成果转化中均表现出了贯穿始终的强干预性,尤其是在计算机产业上;而在“改旧”中则干预相对较少,主要是引导已具备集成创新能力的“逐利性”企业去发挥主体作用。作为一种“制度建设”,创新体系具有“临界性”特点且其优劣的评析标准是其与技术经济范式的匹配性。日本能够成功地借力于以微电子技术为核心的科技革命推动国内产业升级的经验就在于其不仅构建了与当时技术经济范式相匹配的国家创新体系,而且注重创新体系的层级性和差异性建设,加速推进了新兴产业技术范式的形成,并推动了新旧产业的协调发展。但是,这种致力于“应用开发”的“追赶型”创新体系也存在着不可忽视的问题,如:基础研究能力不足,不利于颠覆性技术创新的产生,以及政府主导的大型研发项目模式存在定向失误的弊端等,这也是日本创新和成功不可持续以致于在20世纪90年代后重新与美国拉开差距的原因所在。现阶段,新一轮科技革命的蓬勃兴起在为我国产业升级提供追赶先进国家的“机会窗口”的同时,也为新兴产业的发展提供了“追跑”“齐跑”“领跑”并行发展的机遇,并为传统产业的高质量发展带来了难得的机会。由于相较于20世纪70年代的日本,我国现阶段所面临的情况更为复杂,因此,必须构建极其重视基础研究且具有灵活性的国家创新生态体系,重视部门创新体系的“产业间差异性”,形成与新兴产业技术范式相匹配的部门创新体系,以及建设能够促进传统产业技术范式演化升级的部门创新体系等。
杨育[4]（2020）在《用于S波段光波导放大器的有机/无机复合增益介质制备及研究》文中研究说明光通信技术的出现不仅提高了信息传递的效率,改变了人类的生活方式,更极大的促进了世界的发展与进步。在此技术领域中,以二十世纪八十年代诞生的掺铒石英光纤放大器（Erbium Doped Fiber Amplifier,EDFA）为代表的全光放大技术解决了在远距离传输中由于光信号衰减损耗而对光通信网络传输中的速率的问题与距离的限制。随着网络通信需求呈指数性增长对数据传输的要求也在不断提高。如何实现更大容量信息传输和更快实时信息处理以满足在网络通信中日益增长的需求已经成为人们关心的焦点问题。目前在C+L（15301625 nm）波段的光放大技术研究已经有了长足的进展,但关于S波段（14601530 nm）的光放大技术还处于探索阶段。稀土元素铥掺杂的材料因Tm3+离子3H4-3F4能级辐射的1.4μm近红外光位于光通信S波段,所以研制掺Tm3+离子的光放大器对S波段光信号的放大具有重要意义。用于全光放大通信系统的光放大器主要有光纤放大器和光波导放大器。当前,掺Tm3+离子的光纤放大器TDFA研制已经取得较大的进展,但是由于光纤放大器以光纤为载体,实现信号光的有效放大需要较长的光纤,所以在集成器件、光纤到户、车载、机载等短距离通信系统中受到了一定的限制。而于光纤放大器相比而言,光波导放大器可以通过提高稀土离子的掺杂浓度来实现在单位长度的较高增益。并且小型化、可与其他电子器件集成的光波导放大器在短距离、集成通信系统中能够有效地降低其插入损耗和耦合损耗,因而更具有集成化发展前景。光波导放大器根据增益介质的不同,可分为无机光波导放大器和有机光波导放大器。相对于无机的晶体等材料,有机聚合物有着加工工艺简单、价格低廉和更利于制备且易于与硅基基质兼容等特点。因此,有机光波导放大器成为最有发展前途的光波导器件之一。为了能够有效地在光波导器件中掺杂稀土离子,研究人员采用在稀土纳米粒子表面修饰油溶性基团,并将其掺杂在聚合物中制备有机光波导放大器。当前,面向S波段有机光波导放大器的掺铥纳米复合聚合物的制备与及发光性质的研究还处于起步阶段。在这项研究中有许多关键性科学问题需要探索解决。首先,稀土纳米粒子形貌、尺寸,铥离子及敏化剂离子的掺杂浓度以及铥离子在1.4μm处的发光性质,这些参数如何影响光波导器件在单位长度上的增益?其次,稀土纳米粒子的尺寸、表面性质、纳米粒子在聚合物中的比重及掺杂方式等如何影响其在聚合物基质中的分散程度,进而影响光波导器件的散射损耗?对这些科学问题进行探索将对S波段有机光波导放大器的制备提供理论基础。针对以上的问题,在本论文中我们开展了如下的实验工作:（1）利用高温热解法制备了分散性良好,尺寸均匀的NaYF4:20%Yb,x%Tm纳米粒子。探索了纳米粒子中Tm3+离子的掺杂比例,从0.2%、0.4%、0.6%一直增加到2.0%。利用高分辨透射电子显微镜和XRD对制备的纳米粒子的形貌、尺寸和晶体结构进行了表征;利用FTIR对材料的表面性质进行了表征;利用SPEX 1000M荧光光谱仪和示波器对纳米材料的发光性质和激发态寿命进行了测试。实验结果表明:制备的掺杂不同浓度Tm3+的纳米粒子尺寸相近,均约为11 nm,且分散性良好,晶体结构均为六角相。通过光谱手段,获得了纳米粒子在1.4μm处的下转换发光强度,随着Tm3+的掺杂浓度增加呈现先增加再减弱的趋势。找到了NaYF4:20%Yb,x%Tm纳米粒子在1480 nm处发光最强的Tm3+掺杂浓度,并通过纳米粒子的激发态能级寿命变化验证了纳米粒子发光强度减弱主要是因为Tm3+浓度升高猝灭导致的。红外吸收光谱数据表明,纳米粒子的表面被成功修饰上C=C不饱和官能团,为下一步将纳米粒子与聚合物单体共聚,为实现纳米粒子在聚合物中的化学掺杂做好了准备。（2）利用共聚法,将纳米粒子NaYF4:Yb,Tm与PMMA通过共价键镶嵌的方式链接在一起,实现了纳米粒子在聚合物中均匀、稳定掺杂,获得了无色透明的NaYF4:Yb,Tm-PMMA有机/无机复合聚合物。利用这种有机/无机复合聚合物作为增益介质,获得了在S波段能够实现光放大的有机光波导放大器。首先,在聚合反应过程中,通过调整反应温度与反应时间来改变复合聚合物的粘稠度。然后,当复合聚合物具有适宜粘度时将复合聚合物旋涂在经过ICP刻蚀的聚甲基丙烯酸甲酯凹槽中,再通过烘干处理制备出倒脊型结构的光波导器件。在长度为13mm的光波导器件中,以1480 nm的光为信号光测得1.4 dB的相对增益,这是首次在稀土NaYF4:Yb,Tm纳米晶掺杂的有机/无机复合光波导器件中获得S波段的信号增益。实验结果表明通过化学方法将稀土纳米粒子链接在聚合物基质中制备有机/无机复合聚合物有利于稀土纳米粒子的分散,减小团聚。利用这种NaYF4:Yb,Tm-PMMA有机/无机复合聚合物制备的聚合物光波导器件具有较好的光放大性能。在稀土NaYF4:Yb,Tm纳米晶掺杂的有机/无机复合光波导器件中获得S波段的信号增益,对未来利用这种有机/无机复合聚合物作为增益介质制备光波导放大器,实现全光放大和短距离通信波段的展宽具有重要研究意义。
于磊[5]（2020）在《宽带微波光子链路的理论建模和若干关键技术研究》文中认为微波光子技术以其高速宽带的优势在信号的产生、传输和处理等领域发挥了重要的作用。随着电子技术瓶颈的制约不断显现,微波光子技术正加速继承和革新电子技术的应用领域,以满足未来对多功能、一体化、智能化信号处理系统的需求。目前,微波光子技术正处于分立器件的系统架构设计到集成系统的功能演示的转变阶段,标准化的系统设计和集成工艺是实现微波光子系统实用化的必由之路。而对融合了射频、电子、光子等技术的微波光子链路和系统的理论模型分析和性能优化是推进微波光子技术发展的重要环节。然而,作为电子领域的继承者和开拓者,微波光子领域具有十分丰富的功能内涵,对其链路的理论分析和性能优化还需要结合具体的功能系统开展关键技术攻关,结合实验探究和演示验证,以实现理论研究和实际应用的迭代发展。本文围绕着宽带微波光子链路中的理论建模和若干关键技术展开研究,从微波光子基本链路的理论模型分析和微波光子功能系统设计优化中的关键技术两个层次探究了微波光子的技术优势。本文的主要研究内容包括:宽带微波光子链路基础物理模型研究、微波光子链路中脉冲光源影响和特性分析、微波光子链路中电光作用机理和特性分析、微波光子链路中全光作用机理和特性分析以及宽带微波光子系统设计优化和应用。本文具体的研究工作可以分为以下方面:（1）在对微波光子技术深入理解的基础上,抽象出微波光子链路的基本组成模块:电光转换、光域信号处理和光电转换。首先对组成微波光子链路的关键器件进行了物理模型的构建。进一步,对影响微波光子链路性能的关键参数进行了理论分析和数值仿真。为宽带微波光子系统架构优化和关键技术攻关提供理论基础。（2）针对脉冲光源在微波光子系统中广泛的应用需求,对基于脉冲光的微波光子链路开展理论分析,给出了链路中的关键参数的物理模型。进一步,结合实验提出了光子模数转换系统中的脉冲光源优化设计方法。通过理论分析指出光脉冲频谱纵模中的幅度和相位信息对最终量化结果的作用,提出了光脉冲对系统幅频特性影响的标定方法,同时给出了跨奈奎斯特采样区间的信号幅度波动参数,用以评估光子模数转换系统的带宽特性。此外,对光脉冲的频谱包络分布与对应的频谱纵模特性进行了数值仿真,为后续脉冲光源的优化设计提供了理论依据。（3）在对电光调制作用的物理机理研究的基础上,开展了电光调制器在不同功能系统中的应用研究。首先,针对光子模数转换系统中对高采样速率和量化精度的需求,对基于光开关的高速采样光脉冲的多通道并行化进行了理论分析和数值仿真。进一步,给出了电光调制器的光开关效应对系统解复用性能影响的品质因数,为系统系统优化提供了重要依据。在实验上,构建了基于双输入调制器的多通道解复用光子模数转换系统,验证了解复用品质因数对系统性能的作用。其次,研究了不同电光调制方式对光脉冲压缩反射测量系统性能的影响。通过分别对单边带调制和双边带调制进行理论分析,给出了两种调制方式下系统反射特性曲线的数学模型,指出了在双边带调制方式中存在的色散功率代价。在实验上对两种调制方式的探测性能进行了对比,通过优化反射回波信号的功率和噪声特性,最终实现了长距离探测条件下的高精度分辨。（4）对微波光子链路中全光作用机理开展了理论分析和实验探究。首先将微波光子链路分析理论与光学参量作用机理结合,给出了基于全光作用的微波光子链路的关键性能参数的物理模型。在此基础上,实验探究了电-光、光-光级联方式对微波光子系统性能的作用。其次,提出了基于光学参量采样的多通道信号处理方法,并通过设计多功能雷达接收系统对该方法进行了实验验证,实现X和Ku波段宽带信号的并行接收。（5）通过上述对微波光子链路的理论模型建立和关键技术攻关,形成对微波光子性能优化的研究基础,在此基础上开展对微波光子系统设计与开发的应用研究。实验上,以宽带高精度光子模数转换系统为例,进行了关键模块优化和原理样机开发。针对原理样机所采用的通道交织方案,分析了通道间的幅度和演示失配产生机理和对量化重构结果的影响,给出了针对实际应用的通道失配校正和补偿方法。进一步,将所研制的原理样机应用在雷达信号接收中,通过配置不同的交织通道数,实现了系统采样率的重构。最终通过对X和Ka波段4GHz雷达回波信号的的采集和处理,实现了对探测目标的高精度分辨。
赵宁[6]（2019）在《基于硅基的超大带宽的偏振分束器的研究》文中提出硅基光电子集成电路作为近年来热门的一项通信技术,自其问世以来,已经对人们的生产和生活产生了很大的影响。早在20世纪70年代,构建集成光路的思想就被大胆的提出,随着研究的逐步深入,对基于硅基的光电子学和集成芯片的研究越发重要。硅基集成芯片技术依托于成熟而稳定的互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺流程,具有低成本、易加工、可大规模生产、集成度高等突出优势。偏振是光波的最普遍的特性之一,利用偏振分束技术,可以明显提高光通信的数据容量。偏振分束器在光通信中偏振复用技术中有很大的研究价值,因此,研究在硅基集成电路中不同模式（偏振态）的光波的传输特性以及研究如何低损耗并且高度集成的模式分离（分束）方法显的尤为重要。本文采用时域有限差分（FDTD）法,针对光波的两种偏振模式:准横磁模（TM）和准横电模（TE）在硅纳米线波导中的传输特性和在偏振分束器中的光场分布及其传输损耗等进行了仿真和实验研究。针对常规的偏振分束器（PBS）工作的波长范围较短的问题,设计了一种基于锥形弯曲定向耦合器（DC）结构的超紧凑的偏振分束器,并理论仿真和制备实现了超大带宽的偏振分束器。本文的主要工作有:（1）采用MODE solutions软件中的有限差分本征模求解器（FDE）方法,研究了硅纳米线波导中的偏振特性。由于绝缘体上硅（SOI）的晶圆高度为220 nm,因此仿真设定硅波导的高度为220 nm,并通过调节硅波导的宽度,获得了双偏振单模波导的宽度范围,在该范围内,硅波导中TE模和TM模都是以基模的形式存在,即TE0模和TM0模,并未激发出高阶模式,如TE1、TM1、TE2……等。这为后续仿真以及设置弯曲的锥形定向耦合器的波导宽度等参数奠定了基础。（2）采用时域有限差分（FDTD）的方法,设定好绝缘体上硅的物理模型,并用软件绘制出定向耦合器的波导结构,设置波导间隔、波导宽度、波导高度等参数之后,经过多次仿真并优化之后,得到了偏振分束器最佳参数。仿真结果表明,该偏振分束器与波导宽度恒定的弯曲定向耦合器结构和基于直波导的锥形定向耦合器结构相比,能够明显的提高器件的工作带宽,并能够实现较高的消光比和较低的光损耗。为了优化器件性能,采用了级联单个的锥形弯曲定向耦合器结构的方法,可以看出,偏振分束器具有超大的宽带性能（1280 nm-1600 nm）,对于TM模的光输入信号来说,可以得到大于10.1 dB的消光比和小于1.37 dB的光耦合损耗。当TE模的光信号输入时,消光比也大于10.5 dB,光插入损耗小于1.33 dB。因此当输入光波长在1280 nm-1600 nm时,两种偏振模式都能够实现较低的光损耗和较高的消光比。（3）利用仿真计算得出波导参数,我们设计相应版图并加工硅基光芯片,使用光波长范围为1280 nm-1360 nm和1510 nm-1590 nm的光激光器进行测试,并采用偏振控制器来控制输入光的不同偏振模式。测试结果表明,对于TE模的光信号来说,在1280 nm-1360 nm波长范围内,能够得到大于10.94 dB的消光比和的小于1.61 dB光路损耗。在1510 nm-1590nm波长范围内,消光比大于11.98 dB,并且光路损耗小于1.39 dB。当TM模的光输入时,在1280 nm-1360 nm波长范围内,能够获得大于12.25dB的消光比和小于2.22 dB的光耦合损耗。在1510 nm-1590 nm波长范围内,能够得到大于18.93 dB的消光比和小于1.22 dB的光耦合损耗。基于锥形弯曲定向耦合器结构的偏振分束器结构简单,并采用常见的绝缘体上硅结构,易于设计和加工,易于与其他硅基光子器件集成,在硅基集成光路中有着广阔的应用前景。
国务院[7]（2016）在《国务院关于印发“十三五”国家科技创新规划的通知》文中研究指明国发[2016]43号各省、自治区、直辖市人民政府,国务院各部委、各直属机构:现将《"十三五"国家科技创新规划》印发给你们,请认真贯彻执行。2016年7月28日"十三五"国家科技创新规划"十三五"国家科技创新规划,依据《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》、《国家创新驱动发展战略纲要》和《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》编制,主要明确"十三五"时期科技创新
吉喆[8]（2014）在《基于微环谐振腔光码分多址编解码器的设计及特性分析》文中研究指明光码分多址（OCDMA）技术结合了电CDMA的优点和光纤通信的带宽优势,是实现全光通信的重要技术之一。光编解码器作为OCDMA系统的核心器件,正在向更高集成度、更易调谐、更多用户的方向发展。微环谐振腔凭借其模式体积小,选频特性优越,支持多调谐方式以及兼容微电子批量加工等优点,成为满足光编解码器发展需求的有效方案之一。目前,该类型编解码器在理论和结构设计方面,主要存在三方面的问题:一是部分编解码方案欠佳,体现在利用微环一维编解码方式,限制了系统容量的扩展;二是编解码器性能不高,解码输出自/互相关峰值比较低;三是用户容量不易扩展,编解码信道频带利用率低。此外,在OCDMA系统传输过程中常伴随旋转信号的传输,这就需要实现对旋转光信号的接收、发送及解码。针对上述问题,本文在以下方面展开了研究工作:1.利用微环谐振腔阵列下载端反射谱结合相移器相位变换,提出了以微环阵列为核心单元的二维相干光编解码器结构;建立了微环阵列结构的传输矩阵方程;分别研究了耦合双环、串联三环编解码器结构的反射谱特性;分析了上述两种编解码器的结构参数与自/互相关峰值比的关系。通过数值仿真得到这两种结构波长/相位二维解码的时域/频域输出谱线和自/互相关峰值比,理论上验证了微环谐振腔阵列编解码器的可行性。2.设计并研究了编解码器优化方法,提出了最佳耦合系数法、耦合系数高斯平坦化分布优化法以及半径优化法。针对并联耦合双环、串联三环两种编解码器结构,对比其优化前后的编解码器性能。理论计算表明,优化后的编解码器结构提高了自/互相关峰值比。3.利用游标效应易于扩展微环自由频谱宽度的优点,优化了编解码器结构,增大了系统用户容量。分析了游标效应下,微环串联编解码器结构的3dB带宽、矩形因子、峰值反射率以及伪模抑制特性,仿真实现了该结构的二维波长跳频/相位编解码。结果表明,具有游标效应的微环串联结构可以扩展用户容量。4.针对OCDMA传输过程中的旋转光信号接收和发送,设计并实现了一种聚合物倒锥透镜型单通道旋转连接器。理论分析了该器件的结构参数,阐述了它的制备方法,并实验测试了该旋转连接器的性能。
赵建宜[9]（2014）在《WDM-PON用单片集成光源芯片的理论与实验研究》文中进行了进一步梳理波分复用无源光网络（WDM-PON）系统以其高容量、大带宽等特点使其成为下一代光接入网中最具前景的方案之一。而低成本、高性能的光电子器件则是WDM-PON系统在未来能否取得成功的关键。单片集成光源器件相比传统的分立器件封装成本低、器件性能强,因此是未来WDM-PON系统用光电子器件发展的必然方向。本文从光电子器件理论建模出发结合器件制作工艺,针对WDM-PON中的低成本光源器件进行了深入的理论与实验研究,开展了以下几个方面的研究工作：运用k·p理论模型,对半导体量子阱材料增益谱进行了理论计算,分析了量子阱应变量及阱宽等参量对半导体材料能带结构及增益谱的影响。讨论了不同应用下,量子阱结构设计的原则与要求。基于时域传输矩阵模型及材料增益计算模型,开发了半导体激光器器件模拟平台。基于本平台,对分布布拉格反馈（DFB）半导体激光器的空间烧孔效应进行了模拟仿真。详细讨论了在光栅结构设计中集中相移、分布相移、多相移、分布反馈系数等参量对DFB半导体激光器空间烧孔效应的影响。分析讨论了光栅归一化耦合系数对DFB激光器调制特性的影响。使用新型动态模型分析半导体激光器,根据器件中有源区波导与无源区波导的不同特点分别采用时域模型及频域模型,而后通过数字滤波器的方法将两者有机地联系起来。并通过数字滤波器法考虑了器件增益谱的非平坦效应。利用该新型动态分析模型,对双微环耦合半导体激光器这一新型低成本、高性能的可调谐激光类型进行了时域静态及动态分析。主要分析讨论了微环耦合系数及损耗对器件P-I特性、小信号调制特性、大信号调制特性以及波长切换特性的影响。使用波束传输（BPM）算法设计并优化了InP基四通道、八通道多模干涉（MMI）器件以及16通道阵列波导光栅（AWG）器件。系统地讨论了MMI器件中,制作工艺误差对器件损耗以及带宽的影响。详细讨论了AWG的性能估算的解析方法,利用该方法研究了AWG器件中阵列波导间距及阵列波导喇叭口（Taper）宽度对器件插损均匀性及中心通道插损的影响。基于研究结论,设计了InP基AWG器件,并利用BPM算法对AWG器件进行了性能模拟,设计指标符合预期。使用纳米压印技术制作DFB激光器掩埋光栅,针对直接使用纳米压印胶后,掩埋生长质量不佳,出现大量位错的问题,提出了多层掩膜去除纳米压印胶残胶的方法。该方法大大提高了光栅掩埋质量,极大地降低了最终器件的阈值,达到商用标准。对金属有机物气相沉淀（MOCVD）对接生长工艺进行了系统地研究。讨论了介质膜刻蚀以及InP刻蚀方法对最终对接生长质量的影响。改进了湿法腐蚀策略,并调整干法刻蚀参数,最终完成了高质量的对接材料生长。结合前述纳米压印工艺,提出了前置光栅制作而后对接生长的新工艺顺序,解决了对接生长工艺后,有源区表面相对无源区表面凹陷,纳米压印工艺难以实施在有源区的问题。采用新工艺,完成了高质量内藏光栅单片集成外延材料的制备。系统地研究了等离子诱导量子阱混杂单片集成工艺,提出了基于灰度掩膜的等离子诱导量子阱混杂方法,实现了同一外延片上多个带隙及连续带隙的横向集成。详细研究讨论了掩膜版占空比及条纹宽度对等离子诱导量子阱混杂程度的影响。研究了单片集成器件中多种波导结构横向单片集成问题。提出了新型自对准光刻工艺。利用光刻胶上生长二氧化硅,并进一步使用lift-off工艺剥离二氧化硅的方式,实现了多种去除方式的多掩膜自对准套刻,完成了多种波导结构横向单片集成的高质量制作。在前述理论设计及相关配套工艺研究的支持下,实际制作了用于集成的各种分立器件包括16通道1550nm波段密集波分复用（DWDM）阵列激光器、4通道1310nm波段粗波分复用（CWDM）阵列激光器、4通道InP基MMI耦合器、16通道InP基AWG器件。对阵列器件热调谐串扰进行了测试与分析。利用X射线衍射（XRD）、光荧光（PL）系统地分析了纳米压印光栅制作工艺对量子阱外延片的影响,研究了纳米压印光栅工艺对DFB半导体激光器寿命的影响。在前述理论设计,相关配套工艺研究及分立器件制作的基础上,完成了4通道DFB阵列激光器单片集成MMI耦合器的单片集成光源器件制作。器件平均阈值小于10mA,边摸抑制比大于50dB。完成了16通道DFB阵列激光器单片集成AWG合并器的单片集成光源制作,器件光谱边摸抑制比大于40dB,通道间隔1.6nnm,均方根误差小于0.1nnm。
高伟[10]（2011）在《AlGaInP LED转移衬底和可靠性的研究》文中指出LED（light emitting diode,发光二极管）具有节能、环保、寿命长等特点,其在景观照明、背光照明、室内室外通用照明、大屏幕显示、汽车照明、农业、医疗、舞台等有着广泛应用。但AlGaInP LED出光椎体角度小、电极吸光、GaAs衬底吸光散热性差等因素限制了光提取效率的提高,针对这些问题,本论文对有ODR （Omni-directional reflector,全方位反光镜）、Au-Au键合、粗化结构的转移衬底到Si衬底的AlGaInP LED展开了系统性的研究。对自主研发的新型高亮度LED进行了可靠性研究。本文主要的研究工作可归纳如下:论文首先分析了转移衬底的AlGaInP LED中影响其出光的各种因素。分析了LED内有无散射时,AlGaInP LED中光子的路径。假设有源区散射了出光面反射回的全部光子,计算了随出光面出射率、外延层透射率、反光镜反射率变化,光提取效率的变化值。因电流扩展层n-AlGaInP掺杂浓度和厚度有限,分析了影响电流扩展的因素,电极形状与电流扩展的关系。其次,研究了转移衬底AlGaInP LED晶片的键合。在Au-Au扩散键合工艺中,研究了2inch的GaAs片与Si片的合适键合条件,键合会出现气泡、裂纹等问题。石墨片在晶片键合中可以保证两晶片整体的接触。键合工艺中,裂纹随温度的冷却速率减小而减少。制作了不同键合温度270℃、280℃、290℃、300℃下,转移衬底的SiO2 ODR AlGaInP LED,其光输出随温度的增加而减小,电压随温度的增加而增加。反射率因反光镜界面高温下相互扩散而下降,下降的大小随温度的增加而增加,即LED光输出随温度的增加而减小;键合长时间的高温和工艺中的退火使形成欧姆接触时,金属和半导体过扩散。随着键合温度增加,这种过扩散程度增加,电压增加。再次,对比制作并分别研究了Au/ITO/GaP、Au/SiO2/GaP两种ODR的转移衬底LED。计算了随角度变化的Au/GaP、Au/ITO/GaP、Au/SiO2/GaP三种反光镜反射率,并制作对比了三种反光镜的AlGaInP LED。20mA电流下,吸收衬底LED、Au反光镜LED、Au/SiO2 ODR LED与AuZnAu/ITO ODR LED光输出功率分别为1.04mW、1.14mW、2.53mW和2.15mW。Au与GaP相互扩散导致反光镜反射率降低是Au反光镜LED光输出低的主要原因,ITO的吸收是ITO ODR LED光输出为SiO2 ODR LED光输出的85%的主要原因。设计制备了具有ITO/Au ODR、ITO/AuZnAu ODR结构的转移衬底AlGaInP LED。Zn的加入使器件在20mA时的电压由2.378V降至2.033V。设计制备了ITO厚度为65nm,90nm,270nm的AuZnAu/ITO ODR LED,随ITO厚度增加,光输出减小,电压增加。分析其光输出与电压, ITO厚度在65nm时,性能最好。Zn扩散透过ITO至GaP,改善了ITO与GaP的欧姆接触。设计制作了0.6μm GaP SiO2 ODR LED与8μm GaP SiO2 ODR LED,20mA下的光强分别为180mcd、133mcd,提高了35%。在20mA时,电压为2.54V、2.46V。P型欧姆接触小孔处因0.6μm GaP薄,电流扩展差而电压高。测量了两种GaP厚度的Au/SiO2/GaP ODR的反射率,在有源区发光波段处,0.6μm GaP ODR的反射率远大于8μm GaP ODR的反射率是0.6μm GaP转移衬底LED光输出高的主要原因。研究了0.6μm GaP LED中,ICP刻蚀减小GaP的厚度的影响。制作了无刻蚀、刻蚀110nm、刻蚀200nm三种SiO2 ODR LED,随GaP厚度的减小,LED光输出增加。制作了稀盐酸湿法腐蚀、粗化n-AlGaInP电流扩展层的SiO2 ODR,Au-Au键合AlGaInP LED。20mA下,其光强分别为315mcd和173mcd,经粗化后增加了82%。出光面积增加和光子方向改变是光输出增加的主要原因。最后,对新型高亮度的AlGaInP LED进行了可靠性研究。对具有自主知识产权的新型高亮度AlGaInP LED进行了各种可靠性试验。研究了电流下LED电压升高的现象,提出了增加λ/4 ITO厚度至3λ/4的改进工艺。对改进工艺之后的3/4波长ITO作为电流扩展的新型AlGaInP LED进行了电流为50mA、60mA、70mA、80mA、90mA条件下的加速寿命试验,拟合出艾伦模型的指数加速因子n=3.43,推算出20mA电流下,工艺改进后的LED寿命为99.9万小时。
二、微光电子集成系统芯片开始步入实用化阶段（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、微光电子集成系统芯片开始步入实用化阶段（论文提纲范文）
（1）硅基真空态量子随机数发生器的关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景与研究意义 |
| 1.2 集成化真空态量子随机数发生器国内外研究现状 |
| 1.3 本文研究内容及结构安排 |
| 第二章 基于真空散粒噪声的量子随机数发生器 |
| 2.1 量子熵源及特性分析 |
| 2.2 真空态量子随机数发生器基本知识 |
| 2.2.1 随机数生成方案 |
| 2.2.2 量子条件最小熵 |
| 2.2.3 随机数生成速率 |
| 2.3 随机数性能分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 硅基真空态量子随机数发生器的实验研究 |
| 3.1 硅基集成的光学器件 |
| 3.2 硅基真空态量子随机数发生器的实验实现 |
| 3.2.1 实验装置 |
| 3.2.2 实验关键技术 |
| 3.3 实验结果和分析 |
| 3.3.1 功率谱密度 |
| 3.3.2 后处理 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 总结与展望 |
| 4.1 工作总结 |
| 4.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表论文情况 |
（2）集成光子学中的微结构器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 硅基光子学 |
| 1.3 微结构阵列元件 |
| 1.4 梯度折射率与超材料 |
| 1.5 本文研究的内容和意义 |
| 第2章 硅基超表面梯度折射率透镜 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 相关理论 |
| 2.2.1 SOI平板波导色散方程 |
| 2.2.2 等效介质理论 |
| 2.2.3 时域有限差分法 |
| 2.3 硅基超表面伦伯透镜 |
| 2.3.1 理论模型 |
| 2.3.2 理论设计 |
| 2.3.3 仿真验证 |
| 2.4 伦伯透镜耦合器 |
| 2.4.1 光纤与芯片的耦合 |
| 2.4.2 设计与验证 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 硅基超表面偏振分束器 |
| 3.1 引言 |
| 3.1.1 背景 |
| 3.1.2 集成式偏振分束器发展现状 |
| 3.1.3 硅基超表面偏振分束器 |
| 3.2 理论设计 |
| 3.3 仿真验证 |
| 3.4 稳定性分析 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 基于相变材料的微结构光开关 |
| 4.1 引言 |
| 4.1.1 背景 |
| 4.1.2 集成式光开关发展现状 |
| 4.1.3 基于相变材料的光开关 |
| 4.1.4 相变材料简介 |
| 4.2 基于相变材料的微纳结构光开关 |
| 4.2.1 理论设计 |
| 4.2.2 仿真验证 |
| 4.3 小结 |
| 第5章 表面等离激元超表面伦伯透镜与耦合器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 表面等离激元色散方程 |
| 5.3 表面等离激元超表面伦伯透镜 |
| 5.3.1 表面等离激元伦伯透镜发展过程 |
| 5.3.2 理论设计 |
| 5.3.3 仿真验证与稳定性分析 |
| 5.3.4 表面等离激元伦伯透镜耦合器 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）战后科技革命推动日本产业升级研究 ——基于创新体系的视角（论文提纲范文）
| 答辩决议书 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.1.1 选题背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 文献综述 |
| 1.2.1 国内研究现状 |
| 1.2.2 国外研究现状 |
| 1.2.3 国内外研究述评 |
| 1.3 研究框架与研究方法 |
| 1.3.1 研究框架 |
| 1.3.2 研究方法 |
| 1.4 研究中的创新与不足 |
| 第2章 科技革命推动产业升级的一般分析 |
| 2.1 科技革命的概念与研究范围界定 |
| 2.1.1 科技革命的概念 |
| 2.1.2 战后科技革命研究范围的界定 |
| 2.2 科技革命推动下产业升级的内涵及研究范围界定 |
| 2.2.1 科技革命推动下产业升级的内涵 |
| 2.2.2 科技革命推动产业升级的研究范围界定 |
| 2.3 科技革命推动产业升级的理论基础 |
| 2.3.1 熊彼特创新理论 |
| 2.3.2 技术经济范式理论 |
| 2.3.3 产业技术范式理论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 科技革命推动产业升级:基于创新体系视角的分析框架 |
| 3.1 科技革命推动产业升级的机理 |
| 3.1.1 科技革命推动产业升级的经济本质:技术经济范式转换 |
| 3.1.2 科技革命推动产业升级的传导机制:“催新”与“改旧” |
| 3.2 创新体系相关理论 |
| 3.2.1 国家创新体系理论 |
| 3.2.2 部门创新体系理论 |
| 3.3 以创新体系为切入点的分析视角 |
| 3.3.1 国家创新体系与技术经济范式匹配性分析视角 |
| 3.3.2 部门创新体系与产业技术范式匹配性分析视角 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 战后科技革命推动日本产业升级的历程与背景 |
| 4.1 科技革命推动日本产业升级的历程 |
| 4.1.1 战前科技革命成果推动下日本产业的“重化型”化(20世纪50-60年代) |
| 4.1.2 战后科技革命推动下日本产业的“轻薄短小”化(20世纪70-80年代) |
| 4.1.3 战后科技革命推动下日本产业的“信息”化(20世纪90年代后) |
| 4.2 战后科技革命推动日本产业升级的背景 |
| 4.2.1 重化型产业结构的局限性日渐凸显 |
| 4.2.2 世界性科技革命的爆发为日本提供了机遇 |
| 4.2.3 日本经济的高速增长奠定了经济基础 |
| 4.2.4 日本的“引进消化吸收再创新”战略奠定了技术基础 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 战后科技革命推动日本产业升级:基于国家创新体系的分析 |
| 5.1 技术经济范式转换的载体:日本国家创新体系 |
| 5.2 科技革命推动日本产业升级中政府支持创新的行为 |
| 5.2.1 传递最新科技情报并辅助企业引进技术 |
| 5.2.2 适时调整科技发展战略和产业结构发展方向 |
| 5.2.3 制定激励企业研发的经济政策和专利保护制度 |
| 5.2.4 采取措施加速新技术产业化的进程 |
| 5.2.5 改革教育体制并强化人才引进制度 |
| 5.3 科技革命推动日本产业升级中企业的创新行为 |
| 5.3.1 注重提升自主创新能力 |
| 5.3.2 遵循技术创新的“现场优先主义”原则 |
| 5.3.3 实行考虑市场因素的“商品研制、推销一贯制” |
| 5.3.4 将资金集中投向开发研究和创新链的中下游环节 |
| 5.3.5 重视对在职人员的科技教育和技术培训 |
| 5.4 科技革命推动日本产业升级中大学和科研机构的创新行为 |
| 5.4.1 从事与产业技术密切相关的基础和应用研究 |
| 5.4.2 重视通识教育和“强固山脚”教育 |
| 5.4.3 培养了大量的理工类高科技人才 |
| 5.5 科技革命推动日本产业升级中的创新主体联盟 |
| 5.5.1 产学官联合攻关尖端技术 |
| 5.5.2 建立能够促进科技成果转化的中介机构 |
| 5.5.3 联合培养和引进优秀人才 |
| 5.6 日本国家创新体系与技术经济范式的匹配性评析 |
| 5.6.1 日本国家创新体系与微电子技术经济范式相匹配 |
| 5.6.2 “追赶型”国家创新体系与“应用开发型”技术经济范式相匹配 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 战后科技革命催生日本主要新兴产业:基于部门创新体系的分析 |
| 6.1 新兴产业技术范式的形成与日本部门创新体系 |
| 6.2 微电子技术催生下日本半导体产业的兴起和发展 |
| 6.2.1 微电子技术产业化中政府支持创新的行为 |
| 6.2.2 微电子技术产业化中企业的创新行为 |
| 6.2.3 微电子技术产业化中科研机构的创新行为 |
| 6.2.4 微电子技术产业化中的创新主体联盟 |
| 6.2.5 微电子技术产业化中的需求因素 |
| 6.3 计算机技术催生下日本计算机产业的兴起与发展 |
| 6.3.1 计算机技术产业化中政府支持创新的行为 |
| 6.3.2 计算机技术产业化中企业的创新行为 |
| 6.3.3 计算机技术产业化中的创新主体联盟 |
| 6.3.4 计算机技术产业化中的需求因素 |
| 6.4 日本部门创新体系与新兴产业技术范式形成的匹配性评析 |
| 6.4.1 部门创新体系与半导体产业技术范式形成相匹配 |
| 6.4.2 部门创新体系与计算机产业技术范式形成相匹配 |
| 6.4.3 部门创新体系与新兴产业技术范式形成相匹配 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 战后科技革命改造日本主要传统产业:基于部门创新体系的分析 |
| 7.1 科技革命改造传统产业的本质:传统产业技术范式变革 |
| 7.2 微电子技术改造下日本工业机器自动化的发展 |
| 7.2.1 工业机器自动化中政府支持创新的行为 |
| 7.2.2 工业机器自动化中企业的创新行为 |
| 7.2.3 工业机器自动化中的创新主体联盟 |
| 7.2.4 工业机器自动化中的需求因素 |
| 7.3 微电子技术改造下日本汽车电子化的发展 |
| 7.3.1 汽车电子化中政府支持创新的行为 |
| 7.3.2 汽车电子化中企业的创新行为 |
| 7.3.3 汽车电子化中的创新主体联盟 |
| 7.3.4 汽车电子化中的需求因素 |
| 7.4 日本部门创新体系与传统产业技术范式变革的匹配性评析 |
| 7.4.1 部门创新体系与工业机器产业技术范式变革相匹配 |
| 7.4.2 部门创新体系与汽车产业技术范式变革相匹配 |
| 7.4.3 部门创新体系与传统产业技术范式变革相匹配 |
| 7.5 本章小结 |
| 第8章 创新体系视角下战后科技革命推动日本产业升级的经验与教训 |
| 8.1 战后科技革命推动日本产业升级的经验 |
| 8.1.1 构建了与微电子技术经济范式相匹配的国家创新体系 |
| 8.1.2 重视创新体系的层级性和差异性建设 |
| 8.1.3 加速推进新兴产业技术范式的形成 |
| 8.1.4 借力科技革命的“双重性质”推动新旧产业协调发展 |
| 8.2 战后科技革命推动日本产业升级的教训 |
| 8.2.1 创新体系的基础研究能力不足 |
| 8.2.2 创新体系不利于颠覆性技术创新的产生 |
| 8.2.3 政府主导下的大型研发项目模式存在定向失误的弊端 |
| 8.3 本章小结 |
| 第9章 创新体系视角下战后科技革命推动日本产业升级对我国的启示 |
| 9.1 新一轮科技革命给我国产业升级带来的机遇 |
| 9.1.1 为我国产业升级提供“机会窗口” |
| 9.1.2 为我国新兴产业“追跑”“齐跑”与“领跑”的并行发展提供机遇 |
| 9.1.3 为我国传统制造业的高质量发展创造了机会 |
| 9.2 构建与新一轮科技革命推动产业升级相匹配的创新体系 |
| 9.2.1 构建国家创新生态体系 |
| 9.2.2 重视部门创新体系的“产业间差异性” |
| 9.2.3 形成与新兴产业技术范式相匹配的部门创新体系 |
| 9.2.4 建设能够促进传统产业技术范式演化升级的部门创新体系 |
| 9.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的科研成果 |
| 致谢 |
（4）用于S波段光波导放大器的有机/无机复合增益介质制备及研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 全光通信系统中光放大器的发展 |
| 1.2 光波导放大器的分类 |
| 1.3 稀土元素在光器件和光通信中的应用 |
| 1.3.1 稀土元素 |
| 1.3.2 稀土元素在光放大器中的应用 |
| 1.3.3 稀土元素在聚合物有机光波导放大器的应用 |
| 1.4 本论文的内容及研究意义 |
| 第二章 NaYF_4:20%Yb,x %Tm纳米材料的制备与表征 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 NaYF_4:20%Yb,x %Tm纳米粒子的制备与表征 |
| 2.2.1 化学试剂 |
| 2.2.2 高温热分解法制备β-NaYF_4:Yb,Tm纳米粒子 |
| 2.2.3 表征手段 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 样品的形貌及结构表征 |
| 2.3.2 样品的光学性质表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 NaYF_4:Yb,Tm纳米粒子在聚合物基质光波导放大器中的应用研究 |
| 3.1 NaYF_4:Yb,Tm纳米粒子表面性质表征 |
| 3.2 NaYF_4:Yb,Tm纳米粒子-聚合物复合材料的制备与性能测试 |
| 3.2.1 共聚合的方法制备有机/无机复合材料 |
| 3.2.2 有机/无机复合材料的各项性质测试 |
| 3.3 聚合物基质光波导放大器的制备与性能测试 |
| 3.3.1 利用复合材料制备聚合物基质光波导放大器 |
| 3.3.2 聚合物基质光波导放大器的各项性质测试 |
| 第四章 结论与展望 |
| 4.1 结论 |
| 4.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
（5）宽带微波光子链路的理论建模和若干关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 微波光子技术的基本内涵与原理 |
| 1.3 微波光子技术的发展现状 |
| 1.3.1 宽带微波光子技术的发展 |
| 1.3.2 单元器件设计与开发简介 |
| 1.3.3 功能系统设计与应用简介 |
| 1.4 研究目标与研究思路 |
| 1.4.1 研究目标 |
| 1.4.2 研究内容与研究思路 |
| 1.5 本文结构和内容安排 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 宽带微波光子链路的物理建模和数值分析 |
| 2.1 宽带微波光子链路的基本模型 |
| 2.1.1 链路基本架构 |
| 2.1.2 关键器件理论模型 |
| 2.1.3 噪声特性分析 |
| 2.2 宽带微波光子链路的关键参数分析 |
| 2.2.1 性能参数理论模型 |
| 2.2.2 性能参数数值仿真 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 宽带微波光子链路中的脉冲光源影响和特性分析 |
| 3.1 基于脉冲光源的宽带微波光子链路理论模型 |
| 3.2 宽带高速光子模数转换系统中的脉冲光源优化与实验验证 |
| 3.2.1 脉冲光的采样工作机理研究 |
| 3.2.2 光采样脉冲的优化设计与实验 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 宽带微波光子链路中的电光作用机理和特性分析 |
| 4.1 光子模数转换系统中的电光开关解复用性能研究 |
| 4.1.1 解复用理论分析 |
| 4.1.2 系统设计与实验 |
| 4.2 光脉冲压缩反射测量系统中电光调制性能研究 |
| 4.2.1 电光调制理论分析 |
| 4.2.2 系统设计与实验 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 宽带微波光子链路中的全光作用机理和特性分析 |
| 5.1 基于光学参量作用的宽带微波光子链路性能理论模型 |
| 5.1.1 光学参量作用的基本理论分析 |
| 5.1.2 电-光/光-光级联链路性能的实验研究 |
| 5.2 雷达接收系统设计与实验 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 宽带微波光子链路优化在系统设计与开发中的应用 |
| 6.1 面向宽带雷达接收的光子模数转换系统通道失配分析与补偿 |
| 6.1.1 样机架构设计 |
| 6.1.2 通道失配与补偿 |
| 6.2 宽带雷达系统信号接收实验 |
| 6.3 宽带微波光子系统设计与开发过程 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本文工作总结 |
| 7.2 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的论文及专利 |
| 攻读学位期间参与的科研项目 |
| 致谢 |
（6）基于硅基的超大带宽的偏振分束器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 硅基光子学的背景和发展现状 |
| 1.2 硅基光子学中的多维复用技术 |
| 1.3 基于硅基的偏振复用器件的研究 |
| 1.4 本文的章节安排及主要研究工作 |
| 第二章 基于硅基定向耦合器的偏振分束器 |
| 2.1 绝缘体上硅模型及其特性 |
| 2.2 硅基定向耦合器的耦合模理论 |
| 2.3 基于弯曲定向耦合器结构的偏振分束器 |
| 2.4 基于锥形直波导定向耦合器结构的偏振分束器 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 弯曲锥形定向耦合器结构偏振分束器的仿真研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 仿真软件介绍 |
| 3.3 弯曲锥形定向耦合器参数的仿真设计 |
| 3.4 单个弯曲锥形定向耦合器结构的光信号传输仿真结果分析 |
| 3.5 级联定向耦合器结构的光信号传输结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于弯曲锥形定向耦合器的偏振分束器的加工和测试 |
| 4.1 加工平台及设备工艺介绍 |
| 4.2 器件的加工制备流程介绍 |
| 4.3 器件的加工结果及测试结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 研究工作总结 |
| 5.2 未来研究展望 |
| 5.3 论文创新点 |
| 5.3.1 提出基于锥形弯曲定向耦合器结构的偏振分束器 |
| 5.3.2 纪录性的具有超大工作带宽的偏振分束器 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 符号与标记(附录 1) |
| 攻读硕士学位期间科研成果 |
（8）基于微环谐振腔光码分多址编解码器的设计及特性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 OCDMA编/解码技术 |
| 1.2.1 编/解码器分类 |
| 1.2.2 编解码方案 |
| 1.3 光学微环谐振腔 |
| 1.3.1 微环谐振腔概述 |
| 1.3.2 微环谐振腔的研究现状与发展 |
| 1.3.3 微环谐振腔在OCDMA编解码器领域的研究现状 |
| 1.4 本论文的主要工作 |
| 第二章 微环谐振腔基本理论 |
| 2.1 微环谐振腔基本结构 |
| 2.1.1 全通型微环 |
| 2.1.2 上下载型微环 |
| 2.1.3 微环谐振腔基本参量 |
| 2.2 单微环谐振腔特性分析 |
| 2.3 并联微环谐振腔 |
| 2.3.1 并联双环谐振腔 |
| 2.3.2 并联多环谐振腔 |
| 2.4 串联微环谐振腔 |
| 2.4.1 串联双环谐振腔 |
| 2.4.2 串联多环谐振腔 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 耦合双环谐振腔编解码器 |
| 3.1 耦合双环阵列编解码器 |
| 3.1.1 耦合双环谐振腔理论 |
| 3.1.2 耦合双环阵列编解码原理 |
| 3.2 耦合双环阵列编解码器特性研究 |
| 3.2.1 反射谱特性分析 |
| 3.2.2 结构参数对编解码性能的影响 |
| 3.3 耦合双环阵列编解码器优化实现 |
| 3.3.1 耦合双环阵列编解码器实现 |
| 3.3.2 耦合双环阵列编解码器的优化 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 串联阵列微环谐振腔编解码器 |
| 4.1 串联三环阵列编解码器 |
| 4.1.1 串联三环结构理论分析 |
| 4.1.2 串联三环阵列编解码原理 |
| 4.2 串联三环结构参数对编解码器性能的影响 |
| 4.2.1 耦合系数的影响 |
| 4.2.2 损耗系数的影响 |
| 4.2.3 码片速率的影响 |
| 4.3 串联三环编解码器结构优化 |
| 4.3.1 耦合系数优化方法 |
| 4.3.2 耦合系数优化后的编解码性能 |
| 4.3.3 半径优化与性能对比 |
| 4.4 串联三环阵列编解码实现 |
| 4.4.1 优化后的串联三环编解码实现 |
| 4.4.2 串联三环结构与耦合双环的编解码性能对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 编解码器容量扩展研究 |
| 5.1 游标效应 |
| 5.2 容量扩展结构研究 |
| 5.2.1 Vernier结构设计 |
| 5.2.2 四种Vernier结构性能分析与对比 |
| 5.3 Vernier结构编解码器 |
| 5.3.1 编解码器参数讨论 |
| 5.3.2 微环结构参数对编解码器性能的影响 |
| 5.4 Vernier编解码器结构实现 |
| 5.4.1 Vernier结构优化方法 |
| 5.4.2 优化后的编解码器实现 |
| 5.4.3 编解码器性能对比 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 单通道聚合物旋转连接器的研制 |
| 6.1 器件基本结构与理论 |
| 6.1.1 基本结构与传输方程 |
| 6.1.2 器件插入损耗 |
| 6.2 器件加工制备 |
| 6.3 实验测试 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本文的主要研究内容及结论 |
| 7.2 本文的主要创新点 |
| 7.3 下一步研究方案 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表论文和参加科研情况 |
| 致谢 |
（9）WDM-PON用单片集成光源芯片的理论与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 光通信发展概述 |
| 1.2 光子芯片及其集成技术发展 |
| 1.3 WDM-PON技术及其相关光电子集成器件简介 |
| 1.4 DFB激光器阵列及相关光耦合器件 |
| 1.5 本论文的主要内容和意义 |
| 2 半导体激光器的模拟仿真与设计 |
| 2.1 量子阱半导体激光器模拟的理论模型 |
| 2.2 量子阱半导体激光器材料及增益求解 |
| 2.3 量子阱半导体激光器器件模拟 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 光波导器件仿真 |
| 3.1 光波导器件模拟的波束传播法 |
| 3.2 MMI器件设计及模拟 |
| 3.3 AWG器件的设计与模拟 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 集成器件制作工艺研究 |
| 4.1 DFB半导体激光器内藏光栅的纳米压印制作研究 |
| 4.2 InP基光子器件单片集成工艺研究 |
| 4.3 自对准光刻工艺研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 分立器件的制作与测试 |
| 5.1 阵列DFB激光器的制作与测试 |
| 5.2 InP基AWG,MMI的制作与测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 集成器件制作与测试 |
| 6.1 四通道阵列激光器集成MMI合波器件的制作与测试 |
| 6.2 16通道阵列激光器与16通道AWG器件单片集成器件 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 全文总结 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表的论文 |
（10）AlGaInP LED转移衬底和可靠性的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 半导体照明的背景 |
| 1.1.1 引言 |
| 1.1.2 半导体照明国际形势 |
| 1.1.3 半导体照明国内形势 |
| 1.2 照明光源的发展简史 |
| 1.2.1 照明技术的变迁 |
| 1.2.2 发光二极管的发展历史与现状 |
| 1.3 发光二极管的应用 |
| 1.3.1 发光二极管的白光实现方式 |
| 1.3.2 发光二极管的优点与应用 |
| 1.4 AlGaInP LED |
| 1.4.1 AlGaInP LED 简介 |
| 1.4.2 AlGaInP LED 问题与解决方案 |
| 1.4.3 转移衬底AlGaInP LED 的研究进展 |
| 1.5 本论文的主要研究内容 |
| 第2章 转移衬底的AlGaInP LED |
| 2.1 LED 相关理论 |
| 2.1.1 LED 发光原理 |
| 2.1.2 LED 中载流子的复合 |
| 2.1.3 LED 器件特征参数 |
| 2.2 转移衬底的 LED 工艺介绍 |
| 2.2.1 转移衬底的薄膜LED 简介 |
| 2.2.2 转移衬底AlGaInP LED 工艺 |
| 2.3 转移衬底AlGaInP LED 光子的路径 |
| 2.4 AlGaInP LED 的电流扩展 |
| 2.4.1 电流扩展的理论计算 |
| 2.4.2 转移衬底AlGaInP LED 电流扩展 |
| 2.4.3 电极形状 |
| 2.5 本章小节 |
| 第3章 转移衬底AlGaInP LED 晶片键合的研究 |
| 3.1 晶片键合简介 |
| 3.1.1 晶片键合方法 |
| 3.1.2 键合质量的检测 |
| 3.2 晶片表面形貌对键合的影响 |
| 3.2.1 晶片表面形貌与键合接触面积 |
| 3.2.2 晶片接触模型 |
| 3.3 转移衬底的LED 工艺中的键合 |
| 3.3.1 转移衬底的LED 工艺中的键合方式 |
| 3.3.2 Au-In，Ag-In 键合 |
| 3.3.3 Au-Au 键合 |
| 3.4 键合技术中主要影响因素研究 |
| 3.4.1 石墨片对键合结果的影响 |
| 3.4.2 键合出现的问题 |
| 3.4.3 冷却速率对键合的影响 |
| 3.5 AlGaInP LED 中温度对键合的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 转移衬底AlGaInP LED 中关键工艺的研究 |
| 4.1 反射镜 |
| 4.1.1 反光镜的分类 |
| 4.1.2 AlGaInP LED 中不同反光镜的研究 |
| 4.1.3 ITO ODR LED 中不同ITO 厚度的研究 |
| 4.2 AlGaInP 外延层中光子的吸收 |
| 4.3 AlGaInP LED 中不同GaP 厚度的影响 |
| 4.4 转移衬底的AlGaInP LED 粗化 |
| 4.4.1 粗化增加光输出的原理 |
| 4.4.2 转移衬底的AlGaInP LED 粗化 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 AlGaInP LED 可靠性的研究 |
| 5.1 LED 可靠性 |
| 5.1.1 LED 可靠性简介 |
| 5.1.2 LED 参数与结温的关系 |
| 5.1.3 LED 寿命与可靠性 |
| 5.2 新型高亮度AlGaInP LED 的可靠性研究 |
| 5.2.1 AlGaInP LED 特性随电流变化研究 |
| 5.2.2 新型高亮度AlGaInP LED 电压升高现象研究 |
| 5.3 加速寿命试验 |
| 5.3.1 加速寿命试验的理论依据 |
| 5.3.2 新型高亮度AlGaInP LED 温度应力老化试验 |
| 5.3.3 新型高亮度AlGaInP LED 电流加速老化寿命试验 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间所发表的学术论文 |
| 致谢 |
四、微光电子集成系统芯片开始步入实用化阶段（论文参考文献）
- [1]硅基真空态量子随机数发生器的关键技术研究[D]. 朱梦林. 北京邮电大学, 2021(01)
- [2]集成光子学中的微结构器件研究[D]. 张磊. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所), 2021(01)
- [3]战后科技革命推动日本产业升级研究 ——基于创新体系的视角[D]. 刘伟岩. 吉林大学, 2020(03)
- [4]用于S波段光波导放大器的有机/无机复合增益介质制备及研究[D]. 杨育. 吉林大学, 2020(08)
- [5]宽带微波光子链路的理论建模和若干关键技术研究[D]. 于磊. 上海交通大学, 2020(01)
- [6]基于硅基的超大带宽的偏振分束器的研究[D]. 赵宁. 上海交通大学, 2019(06)
- [7]国务院关于印发“十三五”国家科技创新规划的通知[J]. 国务院. 中华人民共和国国务院公报, 2016(24)
- [8]基于微环谐振腔光码分多址编解码器的设计及特性分析[D]. 吉喆. 天津大学, 2014(08)
- [9]WDM-PON用单片集成光源芯片的理论与实验研究[D]. 赵建宜. 华中科技大学, 2014(07)
- [10]AlGaInP LED转移衬底和可靠性的研究[D]. 高伟. 北京工业大学, 2011(09)