1 天津工业大学 电子与信息工程学院 天津市光电检测技术与系统重点实验室，天津 300387
2 天津工业大学 计算机科学与技术学院，天津 300387
3 巴塞罗那大学 电子与生物医学工程学院，西班牙 E-08028
为了实现光纤光栅传感器在可穿戴系统中的应用，提出了一种基于硅基光子集成芯片的可穿戴光纤光栅传感解调系统。基于比利时iSiPP50G工艺的光子集成芯片由4×1长波长VCSEL阵列、1×8阵列波导光栅、2×2 MMI耦合器、4×1光纤光栅耦合器阵列、Ge-on-Si波导光电探测器、直波导和弯曲波导等组成。在完成对VCSEL光源金线键合和光子集成芯片光纤耦合封装的基础上，设计了手环式解调电路，对人体温度和心音信号进行了实时测量。实验结果表明: 解调系统的动态波长检测范围为1 540 nm～1 560 nm，波长分辨率为0.08 pm，解调精度为5 pm，温度监测范围为35 ℃～42 ℃，误差为±0.1 ℃；可检测50 Hz～100 Hz频率范围内的心音信号，可识别出第一心音和第二心音，并计算出心动周期、心率、第一心音时限、第二心音时限和心力等特征参数。
光纤光栅传感解调 光子集成芯片 温度 心音 可穿戴 fiber grating sensing demodulation photonic integrated chip temperature heart sound wearable
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
光子集成干涉成像方法是近年来发展起来的一种以高质量成像和系统扁平化为目标的远场成像方法,有望在同等分辨率下系统的能耗、体积和质量均减小至1/10~1/100。但是现有系统对于高频信号的采样具有稀疏特性,当使用傅里叶逆变换(IFT)求解物体强度分布时,复原的观测目标在锐边处出现Gibbs振铃伪影,从而影响成像质量。为了抑制伪影,提出熵先验并研究熵惩罚特性,利用熵先验并结合光子集成干涉成像的特点设计最大熵方法。为了验证方法的性能,采用性能较好的多层分级孔径排布结构进行仿真模拟,使用峰值信噪比(PSNR)、结构相似性系数(SSIM)和均方误差(MSE)作为像质评价手段。仿真结果表明,最大熵方法可以消除由高频稀疏采样带来的伪影,对于受振铃影响明显的图像,MSE和SSIM有50%以上的提升,PSNR提升10%以上。
成像系统 干涉成像 光子集成干涉成像 熵先验 光子集成芯片 最大熵方法 光学学报
2021, 41(23): 2311002
1 电子科技大学 信息与通信工程学院，成都 611731
2 电子科技大学 光纤传感与通信教育部重点实验室，成都 611731
光交换芯片作为下一代全光通信网络的核心器件，其串扰性能严重影响着光交换节点的容量。为了评估光交换芯片对通信系统的劣化程度影响，基于硅基马赫-曾德尔干涉仪电光开关，构建了32×32 Benes结构的光交换集成芯片的仿真模型，分析了光交换芯片串扰与光开关单元串扰之间的关系，研究了光交换芯片对光纤通信系统的影响。仿真结果表明：对于单偏振200 Gb/s 64QAM信号，光接收机灵敏度劣化程度对开关单元串扰的依赖性可用线性分母的有理函数表达，当每个光开关单元的串扰小于-46 dB时，光接收机灵敏度劣化程度不超过0.5 dB。
光交换集成芯片 Benes结构 串扰 64阶脉冲幅度调制 灵敏度劣化 optical switching integrated chip Benes structure crosstalk 64QAM sensitivity degradation
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院 上海市现代光学系统重点实验室，上海200093
2 中国电子科技集团公司第二十七研究所，郑州450047
3 华东师范大学 精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海200241
4 华东师范大学重庆研究院，重庆01120
基于芯层厚度为220 nm的绝缘体上硅材料平台，利用光束传播法与有限时域差分法设计了大偏转角度的64路硅基光学相控阵集成芯片.利用电子束光刻等工艺实现了芯片制备，并进行了性能表征.对关键的分束器以及阵列波导远场干涉的光斑图像进行了仿真，仿真结果显示了高于49.7%的分束效率和大于31°的偏转范围.利用标准的绝缘衬底上的硅工艺制作芯片，并进行整体封装.采用基于粒子群算法优化的自反馈电压调制系统进行相位调制.测试结果表明，在电压调制下，光斑产生了大于±30°的水平偏转；同时在1 550~1 610 nm的波长调制下，垂直范围也有8.4°的偏转.研究结果有望在自动驾驶、无人机导航等领域得到广泛应用.
光学相控阵 集成芯片 硅基波导 相位调制 扫描角度 Optical phased array Integrated chip Silicon waveguide Phase modulation Scanning angle
1 合肥工业大学电子科学与应用物理学院, 安徽 合肥 230009
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽省光子器件与材料重点实验室, 安徽 合肥 230031
准分子激光加工技术基于光化学机制。准分子激光具有波长短、重复频率高、单脉冲能量大、 输出光斑大 且能量分布均匀等特点,在精准和高效微加工领域有着独特的优势。准分子激光微加工可以减小热影响区(Heat affected zone, HAZ),有效避免产生裂纹等缺陷,在材料精细加工领域有很好的应用前景。介绍了准分子激光微加工的研究进 展,及准分子激光微加工应用于微电子集成电路封装、微机电系统(Micro-electro-mechanical system, MEMS)材料加工和生物医疗等领域的研究结果,总结了准分子激光微加工技术的发展趋势。
激光技术 准分子激光微加工 集成芯片3D封装 微机电系统材料微加工 laser technique excimer laser micromachining integrated chip 3D package micro-electro-mechanical system material micromach
1 北京邮电大学 电子工程学院, 北京 100876
2 武汉电信器件有限公司, 武汉 430074
随着微波光子技术的发展, 在解决传统射频领域无法直接实现的功能方面已经有了很大的成就, 同时大大促进了光电子通信技术的发展。然而, 微波光子技术仍面临着新的挑战: 现有的光通信系统由分立的光/电、电/光等元器件构成, 在不断追求更高速率、更大带宽和更强处理能力的通信系统的现状下, 要求器件和系统的尺寸更小、功耗更低及抗干扰能力更强。因此, 通过硅基集成技术和微波光子技术的结合实现微波光子学系统芯片集成化, 从而降低整个系统的成本、缩小尺寸、降低功耗, 是微波光子学发展的必然趋势。文章总结了微波光子集成技术和硅基光子器件的发展现状, 指出可调谐、可编程的硅基微波光子芯片必将成为**领域和民用方面发展的关键技术。
微波光子集成 硅基光子 集成芯片 microwave photon integration silicon-based photon integrated chip
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海200093
2 宾州州立大学 帕克大学城工程学院, 宾夕法尼亚16802
针对LED照明通信集成芯片的应用, 设计了一种包括蓝光LED和GaN PD的双向通信集成芯片。工作时蓝光和紫外光形成两路光通信。集成芯片的小尺寸可使LED照明通信减少一半的灯珠数量以利于缩小系统体积。对集成芯片采用串口通信协议和开关键控(OOK)调制解调装置进行单向、双向通信测试及分析。实验结果显示, 集成芯片实现单向照明通信时, 紫外通信误码率在10-6以下, 在双向通信且蓝光LED电流密度不大于2.8 mA/mm2时, 紫外通信误码率在10-3以下。
LED照明通信 蓝光LED 集成芯片 LED lighting communication blue LED GaN PD GaN PD integrated chip
上海交通大学 电子信息与电气工程学院, 上海 200240
设计了一种连续监测胃肠道生理参数的低功耗参数遥测胶囊, 它主要包括传感器模块、低功耗专用集成芯片和无线射频模块。首先, 采用三态时钟管理单元为集成芯片内部的各个模块选择合适的时钟频率, 并在模块闲置时关闭相应模块的时钟来降低集成芯片的功耗。其次, 采用单工通讯、数据暂存和减小发射功率等方法降低射频模块的功耗。最后, 通过软件设计使胶囊间歇工作以降低系统整体功耗。测试结果表明：专用集成芯片工作时电流约为300 μA@2 MHz, 休眠时约为4 μA@28 kHz; 射频模块发射时电流约为12 mA, 单片机采集数据时电流约为300 μA。与第二代参数胶囊相比, 射频模块和单片机的功耗分别降低了约47%和24%, 可连续工作时间达到136 h, 基本满足参数胶囊长时连续监测胃肠道生理参数的要求。
低功耗遥测胶囊 消化道 生理参数测量 专用集成芯片 三态时钟管理 low power telemetry capsule digestive tract physiological parameter special integrated chip three state clock management
合肥工业大学仪器科学与光电工程学院, 合肥 230009
针对集成芯片制造中对定位、校准的高精度、实时性要求,提出了用机器视觉技术解决芯片基板定位的方法,通过对几种模板匹配算法的研究,采用基于OpenCV的图像分析技术实现了对集成芯片基板的准确定位,解决了传统机械定位精度低、速度慢的问题。
机器视觉 开放源代码计算机视觉类库 集成芯片基板 模板匹配 machine vision OpenCV integrated chip strip template match
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所,上??200050
2 中国科学院上海微系统与信息技术研究所,上海,200050
介绍了用MCM-D技术研制的8mm芯片集成接收机的设计方法及系统实现. 用Agilent ADS软件进行了系统仿真,给出了接收机仿真与实测结果,测得接收机增益为20.2dB,接收灵敏度为-92dBm,噪声系数接近5dB.
芯片集成 接收机 仿真 研制. integrated chip receiver simulation fabrication
