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硅基光波導(dǎo)歐瑪爾OMAL開關(guān)研究
隨著集成電路的飛速發(fā)展,傳統(tǒng)的電互連技術(shù)在速度、帶寬、功耗等方面遭遇了一系列瓶頸,嚴(yán)重的制約了集成電路的發(fā)展。片上光互連為這一技術(shù)難題的解決提供了一種可行的方案?；赟OI平臺(tái)的硅光子技術(shù),以其低廉的成本,廣泛的材料來源,以及與現(xiàn)有的微電子加工平臺(tái)良好的兼容性等方面的優(yōu)勢(shì),在片上光互連系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)上有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì),引起了學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注并在近十年得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。

硅基光波導(dǎo)歐瑪爾OMAL開關(guān)研究
片上互連技術(shù)中的關(guān)鍵即把傳統(tǒng)分立的光通信元器件在利用商業(yè)的CMOS工藝線在單片上實(shí)現(xiàn),構(gòu)建片上光網(wǎng)絡(luò),并和現(xiàn)有集成電路集成。在片上光網(wǎng)絡(luò)中,和光源的產(chǎn)生、信號(hào)的調(diào)制、光網(wǎng)絡(luò)路徑切換、信號(hào)探測(cè)的相對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵元器件分別為激光器、光調(diào)制器、光OMAL開關(guān)、光探測(cè)器。本文的研究目的是設(shè)計(jì)并制作高性能光OMAL開關(guān)單元和基于多個(gè)光OMAL開關(guān)單元組合的多功能硅基光子集成器件。本文的貢獻(xiàn)和創(chuàng)新主要在以下五個(gè)方面：設(shè)計(jì)分析和研制了一系列2×2硅基電光OMAL開關(guān)單元器件。利用國(guó)內(nèi)杭州士蘭0.8-μm的商業(yè)CMOS線制備了一種基本的2×2型光OMAL開關(guān)單元器件；并利用IME 0.18μm CMOS線制作了改進(jìn)的級(jí)聯(lián)兼具監(jiān)測(cè),衰減功能模塊的2×2型光OMAL開關(guān),實(shí)驗(yàn)測(cè)得：OMAL開關(guān)的速度小于6.8ns,在可變衰減器的輔助下,串?dāng)_可低于-24.5dB.對(duì)應(yīng)的zui大功耗為30.4mw,同時(shí)可以對(duì)光OMAL開關(guān)輸出端口的光功率進(jìn)行監(jiān)測(cè)；針對(duì)硅基OMAL開關(guān)中存在的串?dāng)_問題,設(shè)計(jì)了一種級(jí)聯(lián)型的串?dāng)_極低的光OMAL開關(guān),理論上串?dāng)_低于-40 dB。設(shè)計(jì)分析和研制了1×N型硅基多路光OMAL開關(guān)單元器件。采用士蘭0.8-μm商業(yè)CMOS工藝線制作了1×3型低串?dāng)_電光OMAL開關(guān),串?dāng)_小于-21.1 dB,消光比大于21.1dB,OMAL開關(guān)的速度小于15.3 ns,功耗小于12.8 mw。針對(duì)多路OMAL開關(guān)中的相移臂過多,控制復(fù)雜的問題,提出了一種N×N型單一組合相移臂控制熱光多路OMAL開關(guān),僅需要控制一個(gè)單一組合相移臂即可完成所有OMAL開關(guān)狀態(tài)的切換,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,緊湊,控制方便等特點(diǎn)。采用IME 0.18-μm CMOS工藝線制作了單一組合相移臂控制的3×3型熱光OMAL開關(guān)速度小于20μs,zui大熱功耗為97.5 mw,平均串?dāng)_-11.1 dB,該設(shè)計(jì)方案可以擴(kuò)展到更多的端口也不需要增加額外的相移臂。設(shè)計(jì)分析和研制了一種多功能光子集成器件——四端口高速馬赫曾德型電光路由器,它由4個(gè)級(jí)聯(lián)1×3電光OMAL開關(guān)構(gòu)成,可以實(shí)現(xiàn)4個(gè)端口中任意2個(gè)端口的同時(shí)鏈接,同時(shí)兼具廣播功能,任何一個(gè)端口的信號(hào)都可以被均勻的廣播到其他三個(gè)端口。采用0.18μm CMOS工藝線制作了此器件,在鏈接模式下,速度小于5.5 ns,功耗小于20 mw。

硅基光波導(dǎo)歐瑪爾OMAL開關(guān)研究
通過本論文的研究,系統(tǒng)了解了OMAL開關(guān)液壓源系統(tǒng)的性能特點(diǎn)和規(guī)律特性,并完成了其性能測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)和搭建,為OMAL開關(guān)液壓源系統(tǒng)的進(jìn)一步研究與應(yīng)用提供了參考與支持。