硅基光波导：走向超大规模光电子集成

2014/5/29
Fiber Communication Conference. Optical Society of America, 2014.
三、集成
令人兴奋的时代
2014/5/29
http://www.ofweek.com/
Thank You!
2014/5/29
A view of sb.'s back.
Microring
Microdisk
2014/5/29
Fukuda et al., OE (2006) W.Bogaerts et al. JSTQE, 2010
L. Xiang et al., JSTQE 2013.
J.Dong et al., PJ, 2013. T.Yang et al., Sci. Rep., 2014.
http://www.ofweek.com/
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
2014/5/29
Graham T. Reed et al., Lecture: Silicon Photonics Waveguides, Silicon Photonics –PhD course prepared within FP7-224312 Helios project,2010
of America, 2014.
二、器件
Devices——Receiver
2014/5/29
Assefa, Solomon, Fengnian Xia, and Yurii A. Vlasov. "Reinventing germanium avalanche photodetector for nanophotonic on-chip optical interconnects."Nature 464.7285 (2010): 80-84.
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 2014/5/29
中国电信 总工程师 韦乐平
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80×100G、长度1350公里波分系统，光域成本约占 75%。而在光域成本中，光器件占比90%，相当于总占比约70%。 一个1Leabharlann Baidu0G核心路由器，光器件成本约占60%。
二、器件
Devices——modulator
2014/5/29
Xu Q, Schmidt B, Pradhan S, et al. Micrometre-scale silicon electrooptic modulator. Nature, 2005, 435(7040): 325-327.
二、器件
Society of America, 2014.
三、集成
最新进展：2014 OFCPDP，Acacia Communications 展示单片集成100G相干收 发机模块
Doerr, Christopher R., et al. "Single-Chip Silicon Photonics 100-Gb/s Coherent Transceiver." Optical
Takahashi, Yasushi, et al. "A micrometre-scale Raman silicon laser with a microwatt threshold." Nature 498.7455 (2013): 470-474.
二、器件
Devices——laser
Gunther Roelkens , Lecture: Hybrid III- V/silicon light sources, Silicon Photonics –PhD course prepared within FP7-
2014/5/29
224312 Helios project,2010 Tseng, Ricky, et al. "Laser Integration with CMOS Assembly Process for Si Photonics." Optical Fiber Communication
Conference. Optical Society of America, 2014.
一、背景
从塑料光纤到硅基光波导
2014/5/29
Fiber
Integrated waveguide
一、背景
SOI、制备工艺
Si
SiO2 Si
匀胶
Photoresist
Si SiO2 Si
曝光
Si
SiO2 Si
显影
Si
SiO2 Si
2014/5/29
刻蚀
Si
SiO2 Si
去胶
Si
SiO2 Si
二、器件
二、器件
Devices——Receiver
2014/5/29
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
Devices——modulator
2014/5/29
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
硅基光波导：走向超大规模光 电子集成
——龙运
• 一、背景 • 二、器件 • 三、集成 • 四、总结
OUTLINE
2014/5/29
一、背景
IC的启发
1961 The First Planar Integrated Circuit
1971 Intel 4004 Microprocessor
2001 Intel Pentium (IV) Microprocessor
从波导到器件
RF
Optical source
Modulator
Passive devices
Receiver
2014/5/29
二、器件
Devices——passive devices
Coupler
Multimode interference coupler
Y-junction
Array waveguide grating
三、集成
最新进展
2014/5/29
Shen, Po-Kuan, et al. "On-Chip Optical Interconnects Integrated with Laser and Photodetector Using Three-Dimensional Silicon Waveguides." Optical Fiber Communication Conference. Optical
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。
America, 2014.
三、集成
2014/5/29
Yurii Vlasov, Silicon photonics for next generation computing systems, IBM Research Report, 2008
三、集成
2014/5/29
Yurii Vlasov, Silicon photonics for next generation computing systems, IBM Research Report, 2010
2014/5/29
Lorenzo Pavesi, Lecture: Introduction to silicon photonics, Silicon Photonics –PhD course prepared within FP7-224312 ,Helios project,2010
一、背景
三、集成
2014/5/29
Intel corporation, The 50 Gbps Si Photonics Link, 英特尔讲义, 2010
三、集成
2014/5/29
Intel corporation, The 50 Gbps Si Photonics Link, 英特尔讲义, 2010
二、器件
Devices——laser
2014/5/29
Rong, Haisheng, et al. "A continuous-wave Raman silicon laser." Nature 433.7027 (2005): 725-728.
二、器件
Devices——laser
2014/5/29