隨著數(shù)據(jù)中心及高性能計算機的發(fā)展,其內(nèi)部數(shù)據(jù)速率及吞吐量呈爆炸式增長,短距互連對互連帶寬及互連密度的需求不斷增長,傳統(tǒng)電互連技術面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。相比之下,光互連技術在傳輸帶寬、互連密度、能耗以及抗電磁干擾等方面都具有顯著優(yōu)勢。光互連技術正從長距離通信向板間及芯片間的板級光互連發(fā)展。在板級光互連傳輸媒質(zhì)的選擇中,聚合物光波導由于具有成本低、互連密度高、特別是制備工藝與傳統(tǒng)印刷電路板(Printed Circuit Board,PCB)工藝兼容、能與普通PCB層壓集成形成光電復合線路板(Optical Printed Circuit Board,OPCB)等優(yōu)勢,受到學術界及產(chǎn)業(yè)界的高度重視�；诙嗄＞酆衔锕獠▽c850 nm波長光收發(fā)器的板級光互連技術已日臻成熟,成為目前板級光互連系統(tǒng)的主要解決方案。另一方面,片上光互連是實現(xiàn)下一代超高速、低功耗芯片的有效解決方案,工作在長波長的硅基光電集成被視為最有前途的片上光互連技術。在此背景下,工作在1310 nm及1550 nm波長的單模聚合物光波導被認為是實現(xiàn)芯片間高密度、高速光互連的關鍵傳輸媒質(zhì)。此外,除了聚合物光波導本身,要實現(xiàn)具有特...

【文章頁數(shù)】：181 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號對照表
第一章 緒論
    1.1 光互連技術的研究背景
        1.1.1 光互連技術的優(yōu)勢
        1.1.2 光互連技術的發(fā)展趨勢
    1.2 板級光互連系統(tǒng)的關鍵技術
        1.2.1 有源器件
        1.2.2 耦合方式
        1.2.3 傳輸媒質(zhì)
        1.2.4 無源器件
    1.3 聚合物光波導的制備
        1.3.1 聚合物材料
        1.3.2 聚合物光波導制備工藝
    1.4 板級光互連的實現(xiàn)方式及研究現(xiàn)狀
        1.4.1 多模解決方案
        1.4.2 單模解決方案
    1.5 本論文結構安排及主要內(nèi)容
第二章 波導模式分析與仿真計算
    2.1 平板光波導
        2.1.1 平板光波導的亥姆霍茲方程
        2.1.2 TE模和TM模的色散方程
    2.2 矩形光波導
        2.2.1 馬卡梯里近似解法
        2.2.2 有效折射率法
    2.3 光波導模式仿真計算方法
        2.3.1 有限元法
        2.3.2 光束傳播法
    2.4 波導間耦合
        2.4.1 耦合模理論
        2.4.2 定向耦合器
    2.5 本章小結
第三章 高性能、大帶寬多模聚合物光波導設計與制備
    3.1 多模聚合物光波導的模式分析及帶寬計算
        3.1.1 模場分布
        3.1.2 模式分析
        3.1.3 帶寬計算
    3.2 矩形波導芯多模聚合物光波導制備與性能分析
        3.2.1 多模聚合物光波導的光刻工藝參數(shù)
        3.2.2 FR-4 襯底上多模光波導的光學性能及帶寬分析
        3.2.3 柔性光波導的制備與性能分析
        3.2.4 米級聚合物光波導性能的綜合評價
    3.3 圓形波導芯多模聚合物光波導的制備與測試分析
        3.3.1 3D直寫工藝參數(shù)
        3.3.2 光學性能評估
        3.3.3 高速傳輸性能評估
        3.3.4 雙層聚合物光波導
    3.4 多模聚合物光波導集成
        3.4.1 封裝MT接頭的柔性光波導
        3.4.2 FR-4 襯底上聚合物光波導的壓板集成
    3.5 本章小結
第四章 1550 nm波長單模聚合物光波導設計與制備
    4.1 單模聚合物光波導設計
        4.1.1 矩形單模聚合物光波導的設計
        4.1.2 圓形單模聚合物光波導的設計
    4.2 矩形單模聚合物光波導的制備與性能分析
        4.2.1 單模光波導光刻工藝參數(shù)
        4.2.2 光學性能分析
    4.3 圓形單模聚合物光波導的制備與測試分析
        4.3.1 圓形單模聚合物光波導的制備
        4.3.2 光學性能評估
        4.3.3 高速傳輸性能評估
    4.4 本章小結
第五章 聚合物波導器件的設計與制備
    5.1 Y型分束器/合束器
        5.1.1 平面Y型分束器/合束器設計與制備
        5.1.2 3D Y型分束器/合束器設計與制備
    5.2 定向耦合器
        5.2.1 2D定向耦合器設計與制備
        5.2.2 3D定向耦合器設計與制備
    5.3 模式復用/解復用器
        5.3.1 基于少模波導拉錐的模式復用/解復用器設計與制備
        5.3.2 基于雙波導拉錐的模式復用/解復用器設計與制備
    5.4 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 工作總結
    6.2 研究展望
參考文獻
致謝
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文
攻讀學位期間參與的項目



本文編號：3745005