隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的來臨,大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等各種新型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用逐漸走入人們的生活。數(shù)據(jù)通信流量隨之爆炸式增長。同時人們對網(wǎng)絡(luò)的速率,帶寬,時延和成本等的要求越來越高。傳統(tǒng)的電互連方式,由于其無法逾越的“電子瓶頸”,限制了網(wǎng)絡(luò)速率和帶寬的進(jìn)一步提高,已經(jīng)無法滿足當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)大帶寬,高速率的需求。以光互連技術(shù)為核心的信息交換方式以其大帶寬,高速率,低時延的性能優(yōu)勢,能夠克服傳統(tǒng)電互連網(wǎng)絡(luò)的速率和帶寬局限性,成為人們追求的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方向。其中最受關(guān)注的一項技術(shù)是片上集成全光互連技術(shù)。片上集成全光互連網(wǎng)絡(luò)可以大大降低網(wǎng)絡(luò)成本,功耗,提高可靠性等。特別是基于硅基光電子平臺的片上光互連網(wǎng)絡(luò),其制作工藝與當(dāng)前微電子半導(dǎo)體領(lǐng)域成熟的CMOS工藝兼容,前景尤為廣闊,有望成為突破當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)瓶頸的技術(shù)。然而,硅材料是一種間接帶隙材料,基于硅材料的發(fā)光光源效率極低,約為1%。此外,如果大規(guī)模應(yīng)用于通信網(wǎng)絡(luò)中,片上光互連網(wǎng)絡(luò)必將對組網(wǎng)成本非常敏感。因此,高效率,低成本的片上互連光源目前是制約硅基片上光互連網(wǎng)絡(luò)的主要瓶頸。研制面向硅基片上光互連網(wǎng)絡(luò)的高效率,低成本光源具有重大意義。目前發(fā)光效率最高并已商用化的光源是以...

【文章頁數(shù)】：107 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1-1晶體管特征尺寸和價格走勢圖

芯片散熱的問題，芯片溫度的升高嚴(yán)重影響芯片的性能[9,10]。互連的方式還存在固有缺陷，如電信號傳輸時會造成寄生電阻，電容象，形成信號串?dāng)_，高頻信號傳輸時尤為嚴(yán)重，限制了電互連帶寬的進(jìn)信號在傳輸時還會受到臨近傳輸線的電磁干擾，外部電磁場的干擾等碼率，影響傳輸質(zhì)量。互連方式面臨的這....

圖1-2光纖通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖示意

了光纖通信的可能。1970年，室溫下可連續(xù)工作的雙異質(zhì)結(jié)半，從此，光纖通信系統(tǒng)的光源問題也得到了解決[15]。光纖通信展，以光為傳輸媒質(zhì)的光通信網(wǎng)絡(luò)逐漸成為通信網(wǎng)絡(luò)中的極重纖通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1-2所示。光通信網(wǎng)絡(luò)具有能進(jìn)行本的海量數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)勢，已經(jīng)在長距離的主干網(wǎng)，....

圖1-4直接帶隙材料（左）與間接帶隙材料（右）能帶圖

其能帶圖如圖1-4所示[47]。間接帶隙材料的載流子躍遷需要聲子的參與，發(fā)光效率低；直接帶隙材料發(fā)光不需要聲子參與，發(fā)光效率高，通常選擇直接帶隙材料制作激光器。硅材料恰恰是一種間接帶隙材料，無法制作高效率光源，硅基單片集成的光芯片目前仍然無法解決高效光源的技術(shù)難題。光源無疑是光....

圖1-5基于BCB鍵合的混合硅基-FP激光器光芯片

圖1-5基于BCB鍵合的混合硅基-FP激光器光芯片[64]圖1-6金屬倒裝焊混合硅基-VCSEL集成光子芯片示意圖[6成的三五族半導(dǎo)體激光器按其出光方向可以分為兩面發(fā)射激光器。如下圖1-7所示為兩種典型的邊發(fā)射性圖。DFB：橢圓形光斑VCSEL：圓形光斑

本文編號：4050033