硅基光波导：走向超大规模光电子集成资料

1、硅基光波导：走向超大规模光 电子集成 龙运 2014/5/29 OUTLINE 一、背景 二、器件 三、集成 四、总结 2014/5/29 一、背景 1961 The First Planar Integrated Circuit 1971 Intel 4004 Microprocessor 2001 Intel Pentium (IV) Microprocessor IC的启发 Lorenzo Pavesi, Lecture: Introduction to silicon photonics, Silicon Photonics PhD course prepared within FP7-224312 ,Helios project,2010 2014/5/29 一、背景 光通信发展的需求大势所趋 2014年5月21日，中国光网络研讨会 摩尔定律只适用于分组、交换矩阵、存储等电域技术，但不合适 以手工为主的光通信技术。 一个典型1000公里的长途系统中，光域成本占比将从45%提升到 2015年的80%以上。 一个典型80100G、长度1350公里波分系统，光域成本约占 75%。而

2、在光域成本中，光器件占比90%，相当于总占比约70%。 一个100G核心路由器，光器件成本约占60%。 硅光子技术将成为重要突破方向，通信是硅光子技术的早期应用 领域，韦乐平说，正如历史上的晶体管、集成电路、激光器等一 样，通信由于其高技术属性往往成为新技术的早期应用领域。然 后随着技术和工艺的成熟再扩展至大众消费领域，形成更大的规 模，进一步降低成本，再促进其在通信领域的普及，形成技术的 良性循环。 中国电信 总工程师 韦乐平 2014/5/29 一、背景 Light从塑料光纤说起 2014/5/29 一、背景 从塑料光纤到硅基光波导 Graham T. Reed et al., Lecture: Silicon Photonics Waveguides, Silicon Photonics PhD course prepared within FP7-224312 Helios project,2010 2014/5/29 一、背景 从塑料光纤到硅基光波导 Fiber Integrated waveguide 2014/5/29 一、背景 SOI、制备工艺 显影 SiO2 Si S

3、i SiO2 Si Si Photoresist 匀胶曝光 SiO2 Si Si SiO2 Si Si 刻蚀 SiO2 Si Si SiO2 Si Si 去胶 2014/5/29 二、器件 从波导到器件 Optical source RF Passive devices ModulatorReceiver 2014/5/29 二、器件 Devicespassive devices Fukuda et al., OE (2006) CouplerMultimode interference coupler Y-junction W.Bogaerts et al. JSTQE, 2010 L. Xiang et al., JSTQE 2013. Array waveguide grating Microring J.Dong et al., PJ, 2013. T.Yang et al., Sci. Rep., 2014. Microdisk 2014/5/29 二、器件 Deviceslaser Rong, Haisheng, et al. “A continuous-wave Rama

4、n silicon laser.“ Nature 433.7027 (2005): 725-728. 2014/5/29 二、器件 Deviceslaser Takahashi, Yasushi, et al. “A micrometre-scale Raman silicon laser with a microwatt threshold.“ Nature 498.7455 (2013): 470-474. 2014/5/29 二、器件 Deviceslaser Gunther Roelkens , Lecture: Hybrid III- V/silicon light sources, Silicon Photonics PhD course prepared within FP7- 224312 Helios project,2010 Tseng, Ricky, et al. “Laser Integration with CMOS Assembly Process for Si Photonics.“ Optical Fiber Communication Conferen

5、ce. Optical Society of America, 2014. 2014/5/29 二、器件 Devicesmodulator Xu Q, Schmidt B, Pradhan S, et al. Micrometre-scale silicon electro- optic modulator. Nature, 2005, 435(7040): 325-327. 2014/5/29 二、器件 Devicesmodulator Pantouvaki, Marianna, et al. “8x14Gb/s Si Ring WDM Modulator Array with Integrated Tungsten Heaters and Ge Monitor Photodetectors.“ Optical Fiber Communication Conference. Optical Society of America, 2014. 2014/5/29 二、器件 DevicesReceiver Assefa, Solomon, Fengnian Xia, and YuriiA

6、. Vlasov. “Reinventing germanium avalanche photodetector for nanophotonic on-chip optical interconnects.“Nature 464.7285 (2010): 80-84. 2014/5/29 二、器件 DevicesReceiver De Heyn, Peter, et al. “Polarization-Insensitive 5x20Gb/s WDM Ge Receiver using Compact Si Ring Filters with Collective Thermal Tuning.“ Optical Fiber Communication Conference. Optical Society of America, 2014. 2014/5/29 三、集成 Yurii Vlasov, Silicon photonics for next generation computing systems, IBM Research Report, 2008 2014/5/29

7、三、集成 Yurii Vlasov, Silicon photonics for next generation computing systems, IBM Research Report, 2010 2014/5/29 三、集成 Intel corporation, The 50 Gbps Si Photonics Link, 英特尔讲义, 2010 2014/5/29 三、集成 Intel corporation, The 50 Gbps Si Photonics Link, 英特尔讲义, 2010 2014/5/29 三、集成 Shen, Po-Kuan, et al. “On-Chip Optical Interconnects Integrated with Laser and Photodetector Using Three-Dimensional Silicon Waveguides.“ Optical Fiber Communication Conference. Optical Society of America, 2014. 最新进展 2014/5/29 三、集成 Doerr, Christopher R., et al. “Single-Chip Silicon Photonics 100-Gb/s Coherent Transceiver.“ Optical Fiber Communication Conference. Optical Society of America, 2014. 最新进展：2014 OFCPDP，Acacia Communications 展示单片集成100G相干收 发机模块 2014/5/29 三、集成 令人兴奋的时代令人兴奋的时代 2014/5/29 Thank You! A view of sb.s back.

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