隨著電子器件的不斷變小,集成電路的密度不斷增大,量子隧穿、散熱等問題變得尤為突出,突破摩爾定律的尺度極限挑戰(zhàn)——成為了當代信息社會的一個重大科學(xué)問題。光子芯片提供了一種全新原理的解決方案。光子芯片依托光子集成技術(shù),在內(nèi)部用光完成矩陣運算與數(shù)據(jù)交換,與電子芯片相比就有兩方面優(yōu)勢:其一為計算速度,光子人工智能芯片的計算速度大概是電子芯片的三個數(shù)量級,約1000倍,單個電子芯片的計算速度大約是7.8TFlops,而光子人工智能芯片的計算速度大概是3200TFlops;其二為功耗,光子人工智能芯片的功耗僅為電子芯片的百分之一,單位電子芯片和耗電量大概300W,對應(yīng)的光子人工智能芯片的耗電量只有4W。在近期報道的一些研究中,科研人員已經(jīng)提出并解決了一些電子芯片難以運算甚至無法計算的問題和方案。然而,目前集成光子芯片的主流仍然是基于集成電子芯片土壤孕育的硅光芯片。千禧年之后,以美國硅谷為代表的電子行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)與各大學(xué)術(shù)教育機構(gòu)首先提出并發(fā)揚了硅光芯片傳輸與解碼,致力于利用光子取代電子實現(xiàn)芯片間互聯(lián),其他國家和部門也紛紛加入到追逐硅光芯片的道路上。同時,玻璃、聚合物等其它非半導(dǎo)體材料體系在操縱光信號... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 集成光學(xué)
        1.2.1 硅基光電子-半導(dǎo)體材料體系
        1.2.2 非半導(dǎo)體材料體系
    1.3 微納光學(xué)
        1.3.1 微納光學(xué)器件加工與制備方法
    1.4 飛秒激光雙光子聚合
    1.5 本文研究思路和主要工作
    參考文獻
第二章 蛋白質(zhì)基微納器件
    2.1 蛋白質(zhì)基生物材料的微納器件
        2.1.1 蛋白質(zhì)生物材料簡介
        2.1.2 蛋白質(zhì)基生物材料的飛秒激光直寫加工
    2.2 蛋白質(zhì)基微納光波導(dǎo)
        2.2.1 微納光波導(dǎo)簡介
        2.2.2 “倒置”水相飛秒激光直寫
        2.2.3 直寫單納米線
        2.2.4 蛋白質(zhì)基微納光波導(dǎo)的p H響應(yīng)調(diào)諧
    2.3 蛋白質(zhì)基可調(diào)諧反場曲微透鏡陣列
        2.3.1 場曲校正
        2.3.2 微透鏡陣列簡介
        2.3.3 微透鏡陣列的形貌與光學(xué)性質(zhì)
        2.3.4 微透鏡陣列焦平面的二度調(diào)諧
    2.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第三章 蛋白質(zhì)基智能響應(yīng)光開關(guān)
    3.1 蛋白質(zhì)基生物材料的集成器件
    3.2 MZI波導(dǎo)結(jié)構(gòu)及工作原理
    3.3 蛋白質(zhì)基不等臂MZI的制備
        3.3.1 單模的實現(xiàn)
        3.3.2 不等臂的實現(xiàn)
        3.3.3 器件降解性
    3.4 智能響應(yīng)光學(xué)開關(guān)
        3.4.1 光開關(guān)的Rsoft模擬
    3.5 本章小結(jié)
    參考文獻
第四章 片上回音壁模式微球激光器
    4.1 基于光刻膠的微納/集成器件
        4.1.1 微諧振腔的分類
        4.1.2 WGM微腔簡介
    4.2 微腔的飛秒激光直寫
        4.2.1 制備加工前液
        4.2.2 微球腔的設(shè)計與表征
    4.3 微球腔激射測試
        4.3.1 不同直徑微球的諧振峰
        4.3.2 10μm直徑微球的溫度調(diào)控
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第五章 片上偏振控制器件
    5.1 集成芯片上的波片
    5.2 片上波片原理
    5.3 器件加工與形貌
    5.4 片上波片的測試
        5.4.1 通信波段偏振轉(zhuǎn)換
        5.4.2 傳輸損耗
        5.4.3 可見光波段偏振轉(zhuǎn)換
    5.5 偏振路由器
    5.6 本章小結(jié)
    參考文獻
第六章 總結(jié)和展望
作者簡介與科研成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]羅丹明6G/PMMA復(fù)合材料熒光的溫度傳感特性[J]. 趙小兵,張巍巍,吳瀟杰,徐如輝,秦朝菲,王閩.  傳感技術(shù)學(xué)報. 2018(04)
[2]3D飛秒激光納米打印[J]. 劉墨南,李木天,孫洪波.  激光與光電子學(xué)進展. 2018(01)
[3]Compact, submilliwatt, 2 × 2 silicon thermo-optic switch based on photonic crystal nanobeam cavities[J]. HUANYING ZHOU,CIYUAN QIU,XINHONG JIANG,QINGMING ZHU,YU HE,YONG ZHANG,YIKAI SU,RICHARD SOREF.  Photonics Research. 2017(02)
[4]硅基納米光子集成回路中的模式轉(zhuǎn)換與耦合[J]. 李晨蕾,戴道鋅.  激光與光電子學(xué)進展. 2017(05)
[5]礦山開采現(xiàn)狀測量[J]. 于鳳月,米鴻燕.  中國錳業(yè). 2016(04)
[6]表面等離子體超衍射光學(xué)光刻[J]. 王長濤,趙澤宇,高平,羅云飛,羅先剛.  科學(xué)通報. 2016(06)
[7]基于場曲的物像間曲直面的換算及其應(yīng)用[J]. 吳波,常山,柳仕飛.  工具技術(shù). 2014(08)
[8]3D打印技術(shù)及應(yīng)用趨勢[J]. 李小麗,馬劍雄,李萍,陳琪,周偉民.  自動化儀表. 2014(01)
[9]主光軸平行于基底的微透鏡陣列制作與測試[J]. 張勇,張斌珍,吳淑娟,姚德啟,范新磊.  微納電子技術(shù). 2013(01)
[10]可調(diào)液晶微透鏡研究進展[J]. 唐雄貴,童偉,陸榮國,廖進昆,劉永智.  激光與光電子學(xué)進展. 2012(04)

博士論文
[1]基于表面等離子干涉原理的周期減小光刻技術(shù)研究[D]. 楊帆.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016

碩士論文
[1]微透鏡陣列超精密切削加工技術(shù)研究[D]. 徐禮威.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015



本文編號：3433887