面向中红外应用的硅基光电子学最近研究进展

舒浩文; 苏昭棠; 王兴军; 周治平

doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2015274

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面向中红外应用的硅基光电子学最近研究进展

专题：光通信与光电子 | 更新时间：2024-06-05

- 面向中红外应用的硅基光电子学最近研究进展
- Recent Progress of Silicon Photonics for Middle-Infrared Application
- 电信科学 2015年31卷第10期页码：22-35
- 作者机构：
- 作者简介：
  
  [ "舒浩文，男，北京大学信息科学技术学院硕士生，主要研究方向为硅基高速调制器。" ]
  [ "苏昭棠，男，北京大学信息科学技术学院硕士生，主要研究方向为硅基二维材料光电子器件。" ]
  [ "王兴军，男，博士，北京大学信息科学技术学院教授，中国光学学会光电技术专业委员会、中国光学工程学会委员会、中国宇航学会光电技术专业委员会、亚洲光子学、国际光学仪器与技术等国际学术会议技术委员会委员。Advances in Condensed Matter Physics 等SCI 期刊客座编辑，国家“863”计划信息领域项目评审专家，国家自然科学基金、教育部博士点基金、北京市自然科学基金等基金的通讯评议人。主要研究方向为高速硅基光电子器件与系统应用、硅基稀土发光材料器件。" ]
  [ "周治平，男，博士，北京大学信息科学技术学院教授、博士生导师，教育部长江学者。OSA Fellow、SPIE Fellow、IET Fellow、IEEE、OSA资深会员，中华光电学会（PSC）终身会员，中国光学学会理事，IEEE中国武汉分会创会主席（2006-2008年）。美国光学学会与中国激光杂志社联合刊物 Photonics Research创刊主编，英国 IET Electronics Letters 中国版主编（2008-2010年），英国IET Optoelectronics编委，Chinese Optics Letters 专题编委，Frontiers of Optoelectronics编委，《红外与激光工程》编委。曾任美国乔治亚理工学院微电子研究中心的资深研究员及CMOS工艺中心主任，美国NSF、DOE、DOD项目评委及美国NSF课题负责人。在硅基光源、纳米光栅、光电调制、光学传感、光电探测、光子晶体、慢光、表面等离子体及硅基光电集成方面取得了重要的进展。研究工作于2007 年、2011 年被《激光与光电子学进展》评为中国光学十大进展。多次主持和参加主持了 IEEE、SPIE、OSA及中国光学学会举办的国际学术会议。" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目;The National Natural Science Foundation of China(61377056);国家自然科学基金资助项目;The National Natural Science Foundation of China(61320106001);教育部新世纪优秀人才计划基金资助项目;Program for New Century Excellent Talents in University
- DOI：10.11959/j.issn.1000-0801.2015274
  中图分类号：
- 网络出版日期：2015-10，
  
  纸质出版日期：2015-10-20
- 稿件说明：
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舒浩文, 苏昭棠, 王兴军, 等. 面向中红外应用的硅基光电子学最近研究进展[J]. 电信科学, 2015,31(10):22-35.

Haowen Shu, Zhaotang Su, Xingjun Wang, et al. Recent Progress of Silicon Photonics for Middle-Infrared Application[J]. Telecommunications science, 2015, 31(10): 22-35.
舒浩文, 苏昭棠, 王兴军, 等. 面向中红外应用的硅基光电子学最近研究进展[J]. 电信科学, 2015,31(10):22-35. DOI： 10.11959/j.issn.1000-0801.2015274.

Haowen Shu, Zhaotang Su, Xingjun Wang, et al. Recent Progress of Silicon Photonics for Middle-Infrared Application[J]. Telecommunications science, 2015, 31(10): 22-35. DOI： 10.11959/j.issn.1000-0801.2015274.

摘要

随着信息传递、处理以及存储能力要求的不断提升，传统的近红外通信波段已呈“容量紧缩”之势。而工艺与CMOS兼容、结构简单、成本低廉的硅基光电子技术在中红外信号传输和处理方面已经显示出独特优势，有望在中红外波段实现大规模集成，在非线性光学等领域实现新的飞跃。首先介绍了硅基光电子技术在中红外应用中的优势以及目前研究过程中所遇到的困难和挑战；其次结合材料属性和结构特性对一些基本元件（如波导、分束/合束器、二极管）等在中红外领域的最新研究成果进行了介绍；最后对近5年来在中红外波段所实现传感应用的非线性光学硅基器件（基于FWM的非线性光学器件、频率梳）和面向中红外通信应用的激光器、调制器、光电探测器进行了成果介绍，并对研究进展进行了总结。

Abstract

“Capacity Crunch”in NIR field needs to be forestalled since the pressure of information transmission，processing and storage is continually growing.Silicon photonics，with compatibility of CMOS，compact structure and low fabrication cost，shows its superiority in the field of mid-IR transmission and signal processing.Thus a lead forward is excepted to be realized in large-scale integration of mid-IR devices and nonlinear optical and other field.The strengths and challenge of silicon photonics in mid-IR application were estimated firstly.Then some“building block”components of silicon photonics in mid-IR（waveguides，beam splitter/combiner，diode，etc）were introduced.Achievements of devices （nonlinear optical devices based on FWM，frequency comb in sensing field and laser，modulator，detector in communication field）within the last five years were presented.Finally，the conclusion was made for recent research progress.

关键词

Keywords

references

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