一、A Simplified Numerical Simulation Method Considering Active Devices for Opto-Electronic Mixed Modules（论文文献综述）
曹伟杰[1]（2021）在《硅基大规模阵列光开关》文中认为随着当代通信流量的快速增长,数据中心的发展速度逐渐落后于飞速增长的需求,其功耗问题日趋严重,热耗散接近当下集成电路冷却技术极限（～300W）,电学芯片的性能提升逐渐放缓,电交换机作为数据中心中的核心器件,其性能逐渐无法满足当代数据中心的需求。光交换技术具有高容量、低延时、低功耗等优点,符合当下数据中心对新一代交换技术的需求,硅基集成光电子器件具有体积小、功耗低、与CMOS工艺兼容等优点,近年受到了广泛的研究。本论文主要研究大规模阵列光开关技术,针对当下大规模阵列光开关发展所面临的难题,研究基本开关单元器件,设计制作了工作于O波段的128端口Benes网络热光阵列开关芯片。具体的,本课题取得的主要研究进展有以下两点:1.研究设计得到了具有低损耗大带宽的硅基2×2热光开关单元,测试得到单元插入损耗～0.25dB,1310nm波长下串扰～-28dB,整个40nm范围下串扰小于-20dB,相比目前世界最先进水平（插入损耗～0.13dB,-20dB串扰仅约14nm左右带宽）,在牺牲了一部分损耗后实现了更大的工作带宽。根据阵列开关对高速（ns级切换速度）动态响应的需求,研究设计得到了具有高速大带宽的硅基2×2电光开关单元,单元插入损耗～1.1dB,1318nm波长下串扰～-29dB,-25dB串扰带宽大于30nm,在不使用可调衰减器（VOA）、级联开关单元结构的情况下,接近目前世界最先进水平（插入损耗～0.8dB,串扰～-28dB,-25dB串扰带宽仅约10nm）,并且具有更大的工作带宽。2.研究大规模开关阵列的设计方法与实际芯片制作,并且最终完成128端口Benes网络硅基热光开关阵列芯片制作,是目前世界上最大规模的可重构无阻塞网络开关阵列。阵列芯片面积～16.2×16mm2,共具有1690个电学引脚,芯片的电学封装具有很高的难度,本论文设计制作硅转接板,解决了光芯片上高密度电学引脚的扇出问题。同时,设计制作PCB驱动电路,编写上位机程序,成功的实现了单个电路模块单元（96通道）的制作与测试,并且可以通过拼接多个电路模块单元实现具有上千电学引脚的阵列光开关芯片控制,为大规模阵列光开关的驱动控制问题提供了一种可行的解决方案。
宋立甲[2]（2021）在《硅基光开关与光调制器件研究》文中研究说明随着云计算、物联网、媒体视频、5G以及各种智能终端的普及应用,人们对数据的需求量越来越大,对通信系统在通信容量、速度以及能耗等方面的要求越来越高,传统的通信技术逐渐无法满足海量数据传输的需求。硅光子学得益于其集成度高、带宽大、能耗低、和CMOS工艺兼容等特点,在大容量、低能耗、低成本通信方面有突出优势,是片上光互连最具有潜力的方案之一。近些年,硅光集成器件的研究取得系列重要进展,众多硅光器件表现出优异性能的潜力。但在当前工艺下,要实现高性能的器件和大规模集成仍然存在较大挑战。主要包括以下两方面:一是如何突破硅材料自身的局限性实现硅基片上有源器件,二是如何实现高一致性的硅光无源器件及大规模集成。鉴于以上挑战,本文围绕硅基光开关和光调制主题,针对马赫曾德尔结构（MZI）展开硅-聚合物电光调制与低随机相位误差光开关及阵列的研究,具体包括:第一,针对高速MZI电光调制器这一卡脖子技术,本文致力于探索高电光系数聚合物材料和硅光平台相融合的异质集成新体系,以期在更小尺寸和更高带宽方面取得突破。首先,本文将亚波长光栅波导结构与新型有机电光聚合物材料相融合,设计了低损耗的大带宽MZI强度电光调制器,其附加损耗约1.5 dB,3dB带宽超50 GHz。其次,为实现更小尺寸及更低能耗,本文设计了基于金属等离激元纳米槽波导结构的MZI调制器,其尺寸仅10μm,带宽高达THz。为了解决金属等离激元纳米波导损耗大的弊病,本文提出了新型硅基表面等离激元混合波导有源调制区结构,将其损耗降低2倍,且比传统等离激元波导具有更大的工艺容差。最后,研究了钠金属等离激元波导特性,理论上其传输损耗相比金可降低4倍。在实验方面,本文研究了极化的机制及工艺,研制了基于亚波长光栅波导及金（Au）表面等离激元纳米槽波导的硅-有机混合集成的MZI电光调制器,通过极化,初步观测到了电光调制效应,为进一步实现高性能的电光调制器奠定基础。第二,本文针对MZI光开关及阵列进行了深入研究。光开关及阵列是可重构系统中关键器件。然而,传统MZI光开关由于制作误差而偏离预设定值,因而需要对各光开关单元逐一进行精确调校,这使得大规模光开关阵列的控制反馈系统极为复杂,同时也引入了额外损耗和能耗。本文首次提出了低随机相位误差的2×2光开关单元器件的概念,其核心思想是通过引入展宽波导结构精细调控MZI干涉臂光波导的光场分布,减小波导侧壁波动对其光场传输相位的影响,进而实现近零随机相位误差的2×2 MZI光开关单元。本文首先增加相移区波导的宽度和缩短相移区波导的长度降低相移区引入的累积随机相位误差,同时,提出了曲率渐变、宽度渐变的欧拉型弯曲波导,显着降低了随机相位误差。本文演示了基于欧拉型弯曲波导近零随机相位误差的2×2 MZI光开关单元,其相移区波导为2μm×30μm,欧拉型弯曲波导9×9 μm2,与传统设计相比,新型MZS的随机相位误差的均值和标准差分别降低到原来的1/375和1/11。最后,设计了基于新型MMI结构的近零相位误差MZI光开关单元,通过粒子群算法优化MMI,实现了超大光学带宽（1520～1590 nm）范围内超低损耗（<0.1 dB）、超低串扰（<-25 dB）,△φ/Δw仅为0.0083 π/nm。第三,在实验上首次实现了 4×4、8×8和16×16等无校准MZI光开关阵列。首先,基于TES-bend的无校准4×4MZI光开关阵列,在初始无校准状态下的附加损耗为3 dB、串扰为-20dB,并实现了 30Gbps数据路由切换。其次,本文采用进一步优化的TES-bend,实现了 8×8以及16×16大规模无校准MZI光开关阵列,并对其进行封装测试。8×8 MZI开关阵列无校准状态下的附加损耗和串扰分别是3 dB、-18dB;16×16MZI开关阵列无校准状态下的附加损耗和串扰分别是～4dB、-15 dB。为了实现更大规模无校准光开关阵列,需确定单元器件的设计容限,本文首次对N×N MZI光开关阵列建立了信号传输模型,分析了相干光或非相干光多端口输入,输出端口信号损伤程度,蒙特卡洛模拟了光开关阵列规模、串扰及随机相位误差的关系,确定了不同阵列规模对随机相位误差的容限,为光开关单元的设计及光开关阵列的分析提供了指导。
陈光[3]（2021）在《光载射频信号处理若干技术及应用研究》文中研究说明光载射频信号处理是一门涉及射频技术和光子学的新兴交叉研究领域,其包括了光纤通信、无线通信、微波工程、模拟与数字信号处理、光电融合、光电子材料与器件、光载射频通信系统及网络应用等多个方面。光载射频技术的研究初衷是在射频系统中引入强大的光子技术,从而消除电子瓶颈的同时带来诸多优点,如高速率、低损耗、大带宽、小尺寸、低功耗、轻重量、高集成度、优良稳定性、抗电磁干扰、频率响应平坦、易于混合集成等技术优势。因此,通过采用基于光子学的射频信号处理技术可实现以前在电域内很难甚至是无法完成的功能或任务。正是由于这种巨大优势,光载射频通信自上世纪90年代开始研究以来,在信号处理、民用通信、国防军事、航空航天和医疗卫生等领域已得到了广泛的应用,并引起国内外学者的广泛关注。光载射频信号处理关键技术与光载射频通信（RoF）系统应用作为微波光子学两个重要的研究分支,近些年引起了研究者们的极大兴趣,并成为当前微波光子学的研究热点。本论文针对光载射频通信、光纤射频混合接入网络和微波光子雷达等民用和国防军事应用需求,依托国家自然科学基金重大项目等国家级课题,重点对光载射频信号处理关键技术和光载射频通信系统设计应用两方面开展研究工作。本论文的研究内容及创新点如下:一、提出了基于光串联单边带调制和光正交单边带复用的多模态相干光载射频通信系统为了解决多制式射频信号收发和传输面临的需求及挑战,提出一种采用光串联单边带调制（OTSSBM）和光正交单边带频谱复用（OOSSBM）的多模态相干光载射频通信系统方案,并在接收端采用数字信号处理算法辅助的相干检测,对多路相位调制码型信号的混叠信道进行识别和分离,实现了在相干光载射频通信系统中的多速率信号收发、调制解调与传输。（1）设计了相干RoF系统并进行了数值仿真,分析了 RoF系统中光载射频信号的频谱结构,并通过数字信号处理算法在接收端恢复了发射的2 Gbit/s和5 Gbit/s的BPSK码型信号,给出了信号发射前和接收后的时域波形图和眼图对比。搭建了光载射频信号发送、传输、接收和处理的多信道高谱效相干光载射频通信实验平台。实验结果表明,对于所提出的不同类型及条件（单信道与双信道;OTSSBM与OOSSBM;40 km单模光纤传输与背靠背系统等）下的复用信号,经40公里单模光纤传输后系统性能良好,均满足误比特率（BER）低于10-9,品质因数达到6以上。（2）分析了采用OTSSBM和OOSSBM时,传输2 Gbit/s和5 Gbit/s的BPSK信号,在保持能量效率适中的前提下,两种复用方案各自分别的频谱效率达到了 4.2 bit/s/Hz和4.9 bit/s/Hz,综合利用OTSSBM和OOSSBM两种方案达到7.4 bit/s/Hz。在提高光单载波射频通信系统的频谱效率和信道容量的同时,使用数字信号处理算法辅助的相干检测进行信号解调与恢复,没有增加额外的混叠信道分离硬件或光电器件,简化了系统结构和复杂度。二、设计了基于硅基光电子的相干光载射频通信集成发射模块和接收模块采用级联硅基微环谐振腔（MRR）结构,设计了具有波长选择性的高Q值、超窄带、可调谐的三通带光带通滤波器,并实现了基于MRR的光多载波产生的技术方案;设计了用于调制高速射频信号的硅基双电极马赫-曾德尔调制器（DE-MZM）;利用所设计的MRR滤波器和DE-MZM等硅基光电子器件,设计了一种发射多路多制式射频信号并提供多类型射频信号接入功能的光载射频信号集成发射机;利用硅基平面光波导设计了混合集成数字相干光接收机,并对所设计的集成发射模块和接收模块的性能做了系统品质因数（Q-factor）和误码率（BER）的验证和测试。（1）利用上下分插型（或称作“上传下载型”）硅基MRR设计了超窄带可调谐光带通滤波器,所设计的单微环谐振滤波器中心波长为1552.52nm,3dB带宽为0.04nm,FSR为10nm,并拥有陡峭的滤波窗口上升沿和下降沿,利用热光效应可调谐滤波通带。通过将三个硅基单微环级联,形成具有波长选择性和可重构性的三通带可调谐窄带光带通滤波器。三个通带的中心波长分别为1550.7 nm,1551 nm和1551.3 nm,其平坦度良好,通道间隔FSR达到10 nm,吸收损耗低于3 dB/cm,每个微环谐振滤波器的精细度Finesse为250,Qtotal达到38750,级联多频带微环谐振滤波器产生多载波光源,其尺寸在毫米级。（2）设计了高速硅基双电极马赫-曾德尔调制器（DE-MZM）,其带宽达到30 GHz,对于BPSK信号的数据速率接近10 Gbit/s。以三个频带作为光载波分别调制不同频段和类型的射频信号,以BPSK调制码型发射则每路信号达到10 Gbit/s的数据速率。设计了亚微米尺寸硅基波导可调谐光衰减器（VOA）,并分析了其特性。设计了双平行双电极马赫-曾德尔调制器,其被用于构成I/Q调制器。将有三个频带的微环谐振滤波器和三个硅基调制器串联后再并联,构成了在三个光载波上调制,同时加载多路不同类型宽带信号（如WiFi,WiMAX等射频信号,或数字信号和模拟信号的任意组合）的光载射频通信集成发射机,整个芯片尺寸为7.8 mm2的毫米量级。（3）为了解决相干光载射频通信系统对于数字相干接收机在集成度、功耗、工作稳定性、灵敏度、响应度波动、相位误差方面的进一步需求,设计了一种基于硅基平面光波导的集成数字相干光接收机前端,并测试了所设计的集成相干接收机前端模块的性能和参数指标。在1520 nm～1620 nm宽波长范围内,相位漂移在±1°,保证了相应端口良好的相位正交性。当温度在-5℃～80℃时,响应度幅度波动在±0.25 dB;相邻光电探测器端口之间的响应度偏差在0.4 dB之内。测试了对于112 Gbit/s PDM-QPSK调制码型信号的接收性能,得到了偏振正交方向X信道和Y信道上清晰且易于判决的星座图,以及品质因数（Q值）和信号光功率（光信噪比）的近似线性对应关系。三、设计基于DP-DPMZM和SOA-MZI的光载射频信号处理技术方案为了在一个光载射频信号处理系统中实现多项功能,并提高系统集成度及降低成本,对光载射频信号处理的三种核心技术——移相、滤波和倍频进行了综合方案设计。（1）基于双偏振双平行马赫-曾德尔调制器（DP-DPMZM）,设计了具有倍频功能的宽带光载射频信号移相器,不仅对射频信号进行2-6倍频调控,且在光域实现了 360°相位控制。仿真验证了其相移范围和倍频效果,相移量与相位调控参量接近线性关系,多倍频与相位控制这两种处理同时进行。分析了消光比的变化、90°混合器的幅度和相位不平衡性对相位漂移、幅度抖动及系统稳定性的影响。（2）借助MZM的单边带（SSB）调制（用于加载射频信号）和半导体光放大器（SOA）的光学非线性效应（慢光效应和相干布居振荡）,设计了一种滤波通带（中心波长）和3 dB带宽均可调谐的射频光子滤波器,该滤波器中心波长在15 GHz-20 GHz的频率范围内调节,并具有超过15 GHz的自由频谱范围（FSR）,中心波长不同,其FSR不同,最低的FSR亦超过15 GHz。调节SOA的注入电流,实现了其频带和3 dB带宽可调,在SOA驱动电流为420 mA左右时,FSR=15.44 GHz,滤波器通带的3 dB带宽BW3dB=2.45 MHz,品质因数Q-factor>6300（对于单通带滤波器,Q-factor=Finesse=FSR/BW3dB≈6302）,滤波器带外抑制比达到41 dB。（3）采用偏振分束器、偏振耦合器与两个SOA构成马赫-曾德尔干涉仪型结构（SOA-MZI）,设计了宽带射频光子移相器,数值模拟仿真结果表明:相移的动态范围达到360°、调控精度达到0.1°、相移带宽接近30 GHz,相位变化量与SOA驱动电流呈现良好的线性关系,且依照相移精度对相移量进行连续调节。这些特性均优于传统方案。此外也对所设计的射频光子移相器非线性失真原因做了初步分析。上述三个创新点不仅提升了光载射频通信系统的信道容量、频谱效率和多模态应用,丰富了光载射频信号发射和接入服务的多样性,还提高了系统集成度,降低功耗、减小器件尺寸,增强系统的稳定性和可靠性。实现了对射频信号的相位在光域进行连续精确调控,同时进行倍频和滤波等处理,增强了光载射频信号处理系统的综合功能。本论文针对基于光载射频通信的超宽带无线接入网络、微波光子雷达、光控相控阵、电子对抗系统以及其它需要高性能光载射频信号处理的领域开展研究,所取得的研究成果在未来相关研究领域中具有一定的实用价值和应用前景。
张强[4]（2021）在《面向模拟光链路的硅基光子调控器件及系统研究》文中研究表明集成微波光子学是当前的研究热点,主要研究内容是使用光子集成技术将传统分立光器件构造的微波光子系统集成到光子芯片上。其主要实现的功能包括光域微波、毫米波信号的产生,光域微波光子信号传输、处理以及检测。光子集成技术的使用减小了传统微波光子系统的体积,降低了系统的功耗,提高系统的稳定性与可靠性。目前光子集成材料体系主要有磷化铟（InP）、氮化硅（SiN）和绝缘体上硅（Silicon-On-Insulator,SOI）。相比于InP和SiN,SOI材料体系具有CMOS兼容、高集成度、支持光电单片集成等优点。因此,硅基微波光子集成技术极具发展潜力硅基集成微波光子芯片的主要包含以下器件:硅基激光器、硅基调制器、硅基延时线和锗硅光电探测器等。其最有代表性的应用之一是基于硅基真延时波束成形网络的相控阵雷达。本文将对硅基集成微波光子系统中最重要的两个调控器件——调制器和延时线,进行系统性的理论和实验研究。根据微波光子链路对大动态范围和高链路增益的需求,研究了硅基调制器的非线性产生机理以及光域线性化方法;研制了低损耗高精度的硅基真延时芯片并针对其特点开发了和低侵入式延时状态监控方法。在此基础上完成了基于硅基真延时线的二维相控阵雷达接收机样机研制,并进行了系统测试。围绕以上研究内容,本文完成的工作和创新点包括:1.针对应用最广泛的硅基载流子耗尽型马赫增德尔调制器（Mach-Zehnder Modulator,MZM）,本文首先建立了严格的硅基PN结的电光调制模型,使用该模型对常见的并联和串联硅基MZM进行了详细的非线性理论分析。在此基础上,我们系统性的对这两种高线性硅基调制器的综合性能进行了比较。最后,根据理论分析结果,我们设计了高线性硅基载流子耗尽型调制器并在IMEC进行了流片。2.我们对设计的高线性调制器进行了性能测试。对于硅基并联MZM,我们将两个子MZM偏置点设置在极性相反的两个正交点,通过控制两个子MZM的光功率和RF功率分配比,使两个子MZM产生的三阶非线性相互抵消。经过测试,该器件的工作带宽为40 GHz。在RF输入频率为1/10 GHz时,三阶无杂散范围(the 3rd spurs-free-dynamic-range,SFDR)达到了123/120 dB·Hz6/7。该性能为目前硅基调制器光域线性化的最高水平。对于硅基串联MZM,我们仅需要调控两个子MZM的RF功率分配比即可实现光域线性化。该器件工作带宽达到了55 GHz,在RF输入频率为1/10 GHz时,SFDR达到了109.5/100.5 dB·Hz2/3。3.本文建立了微环调制器（micro-ring modulator,MRM）的非线性理论分析模型,系统性地分析了MRM的调制非线性与品质因子Q以及工作波长之间的关系。理论计算结果表明:通过降低MRM的Q值,同时调控光载波波长,可以实现MRM的线性度提升。实验结果表明,在RF输入信号为1/10 GHz时,Q值为11000的硅基MRM的最优线性度仅为98.5/90.6 dB·Hz2/3,相比之下,Q值为5880的MRM的最佳线性度高达104.3/94.7 dB·Hz2/3。该性能达到了目前硅基MRM光域线性化的最高水平。4.本文首次提出并实验验证了硅基并联MZM可以实现RF信号的光域非线性补偿。在10 GHz的调制频率下,当输入RF信号的三阶载波抑制比(the 3rdcarrier to distortion ratio,CDR)为40/50 dB时,通过调制器的光域非线性补偿,解调后RF信号的CDR提升到了45/72 dB。5.根据总体单位对二维相控阵雷达接收机的指标要求,我们设计并制备了基于光开关路径切换结构的4通道7-bit真延时线,其中最长的通道总延时量为676 ps。该延时线使用展宽硅波导作为延时波导,其插损为0.01 dB/10 ps。另外,其开关消光比为50 dB,功耗约为28 m W。为减小监测单元（硅基定向耦合器+锗硅光电探测器）引入光损耗,我们提出了隔级交替设置监测单元与光衰减器的光开关状态监控方法,并设计了针对性的反馈控制算法。6.针对微波光子二维相控阵雷达集成化的趋势,我们使用上述设计的多通道延时线,设计并研制了一种新型二维相控阵雷达接收机。对于规模为N×N的相控阵天线,传统波束成形网络需要N2种硅基延时线。相比之下,本方法引入了光波分复用技术,仅需要N/2种硅基延时线,从而减小了系统成本。基于该方案,我们研制了首台基于硅基集成真延时线的8?8微波光子相控阵雷达接收机样机,并首次实现了从阵列天线到信号处理的全链路验证。经过系统测试,该样机的工作范围为2-6 GHz,瞬时带宽达到了4GHz,灵敏度为-99 dBm,动态范围达到了50 dB。该工作对今后二维硅基集成微波光子相控阵雷达的设计和实现具有重要参考价值。
秦宗[5]（2021）在《混合共面行波光探测器的研究》文中认为在光纤通信系统中,光电探测器是关键元器件,其性能决定了整个系统的传输距离和传输容量。尤其在光外差法产生毫米波系统中,需要使用高速高功率光电探测器将光信号转换成毫米波信号。迄今为止,在已被报道的光电探测器中,响应带宽虽然可以高达太赫兹波段,但探测器输出的毫米波信号功率仅在毫瓦量级,传输距离只有几米。因此,在无线通信系统中不得不接入跨阻抗功率放大器放大功率,提高传输距离,但是,放大器的使用会降低系统的响应带宽和引入噪声。于是,本文设计了一种混合共面行波光探测器（HCTWPD,Hybird-Coplanar Traveling-Wave Photodiodes）,采用了定向耦合光波导结构改善光电流分布不均匀的问题,引入单行载流子结构,并对波导和电极进行设计实现行波结构提高探测器的响应带宽和输出功率。本文主要围绕HCTWPD展开了研究,取得以下成果:1、通过有效折射率法和商业软件Rsoft分析了有源光波导（有源波导和有源定向耦合波导）中的模式。特别地,有源层厚度为0.12μm(Eymn模)或0.14μm(Exmn模)时光吸收效率最大。耦合层厚度为0.08-0.10μm的有源定向耦合波导中光功率分布最均匀。2、提出了两种模斑转换器,即双锥形模斑转换器和锥形模斑转换器。通过商业软件Rsoft模拟设计,确定了两种模斑转换器的结构和耦合效率。上锥形波导长为1250μm、下锥形波导长为1000μm的双锥形模斑转换器的模式转换效率为83%;长度为800μm的锥形模斑转换器的模式转换效率为90%。3、根据单行载流子理论设计了混合共面行波光探测器的外延层结构。运用传输线理论分析了混合共面行波光探测器,得到了4组满足阻抗匹配条件的本征层厚度和波导脊宽度,同时,计算了电相速度和衰减常数,并运用商业软件CST模拟了特征阻抗。接着,运用半导体软件Silvaco ATLAS模拟了混合共面行波光探测器的光电特性。分析了探测器中光生电子漂移时间限制的带宽与本征层厚度的关系,饱和输出光电流约为332 m A,光电响应度约为1.12 A/W,外量子效率约为88.7%。4、研究了混合共面行波光探测器的速度失配脉冲响应和频率响应,通过渡越时间限制的带宽和速度失配限制的带宽得到了探测器的总带宽约为83.205 GHz。最后,利用光外差法分析了混合共面行波光波导探测器小信号模型。
宋婷婷[6]（2021）在《针对片上光互连网络通信可靠性的研究与优化》文中认为在当今信息时代应用需求爆炸式增长的驱动下,实现高可靠性和高计算性能的超级信息处理系统是片上系统发展的必然趋势。随着互补金属氧化物半导体（Complementary metal oxide semiconductor,CMOS）工艺技术的长足改进,单芯片上集成成百上千个处理核的多核处理器系统已经实现。在片上多核系统中,由于多任务的并行处理及处理核间海量数据的频繁交换,迫切需要一种高效的通信架构来实现系统的高性能信息处理。得益于与CMOS兼容的硅光子技术的迅猛发展,片上光互连网络（Optical networks-on-chip,ONo Cs）有效解决了传统电互连所产生的高时延、高损耗、带宽限制和通信效率低等问题,其具备强大的并行计算能力、优秀的资源利用率和良好的可拓展性,在超高速光通信、超级计算机系统、计算机体系结构设计等领域具有广阔的应用前景。此外,将波分复用技术应用于片上光互连网络能够满足超大容量和超高速率对更高通信带宽的需求。然而,现阶段片上多核光互连网络的通信可靠性无法得到有效保证。一方面,由于硅基光子器件本身的材料属性和当前尚不完美的制造工艺,光载波信号在传输过程中不可避免地会遭受固有物理损耗和串扰噪声的影响,从而导致网络中多跳通信光信噪比的降低及误码率的增大。另一方面,硅基光开关元件对温度波动和工艺偏差非常敏感,温度及制造工艺的轻微变化都会导致光开关的谐振波长发生漂移,使得光通信链路的物理性能变差,对系统级的通信性能和可靠性造成负面影响。尤其对于采用波分复用技术的片上光通信系统,由上述问题导致的数据通信可靠性降低现象更为严重。因此,本文针对如何提升片上光互连网络的通信可靠性这一问题,开展了相关研究,并取得了如下研究成果:1.针对多波长片上光互连网络中的串扰特性,将角度优化（60°/120°波导交叉）方法应用于支持波分复用技术的光路由器层和光网络层,以提升光通信链路的物理性能,降低光网络中信号传输的误码率。首先,依次构建了完善的光器件级、光路由器级和光网络级的插入损耗和串扰特性分析模型;其次,基于角度优化方法和理论分析模型设计了优化的Crossbar和Crux光路由器的优化结构,对比分析该方法对光路由器的串扰特性及各端口光信噪比性能所产生的积极影响;最后,将所设计的角度优化光路由器应用于光网络层,基于Mesh和Torus拓扑结构的片上光网络进行了光网络层的数值仿真分析。仿真结果表明:该优化方法在本文所用参数下可将光网络层的平均光信噪比提升约1.5 d B,其能够有效提升多波长片上光路由器和光网络的光信噪比和误码率性能,实现光网络中更低的误码率传输和数据通信的可靠性提升。2.将信道编码技术应用于片上光互连网络,结合群计数编码方法具有强大检错能力的优势,设计了全电、全光和光电混合的群计数编码器,其中全光和光电混合的群计数编码器基于硅基微环谐振器设计实现。基于仿真软件Interconnect验证了所设计的光电群计数编码器的正确性和可行性,并对其检错效率、能耗和面积开销进行了详细的分析和评估。分析结果表明:该群计数编码方法的错误检测效率可以达到88.2%,相比于奇偶校验方案的检错效率高出36.6%;全电、全光和光电混合的群计数编码器在最坏情况下能耗分别为0.260 f J/bit、56.000 f J/bit和30.386f J/bit;另外,该光电群计数编码器的占芯比例非常小,当Mesh和Torus网络规模增大至10×10时,其面积开销在整个芯片尺寸中的占比小于0.15%。3.设计了一种新型的适用于片上光互连网络的高可靠性通信系统,该系统具有错误检测和数据重传功能,可以有效保证目的节点所接收数据的正确性。在此基础上,为了减少串扰对通信可靠性的影响,对重传机制进行了优化,进一步提升数据重传的可靠性。基于Opti System仿真系统直观呈现了光群计数编码方法对于实现高可靠光通信系统的可行性和有效性,验证了所提出的光通信机制可以有效提高片上光互连网络中数据通信的可靠性。此外,选择常用的奇偶校验方案作为对照,基于不同的通信机制全面地评估了该可靠性片上光通信系统所付出的功耗和时延代价。分析结果表明:由于增加了激光源、编码及校验电路,采用群计数方法实现4比特数据的可靠传输相较于不含错误检测机制直接传输需要额外消耗26.4%的功率,相比于奇校验方案需要额外消耗16.3%的功率。基于奇偶校验的重传机制相比于只采用奇偶校验但无重传约需额外35%的零负载端到端时延开销,采用群计数方法重传机制的零负载端到端时延比只采用群计数方法但无重传约多出39%。本文所提出的可靠性提升技术在当前片上集成中切实可行,可以有效提升片上多核光通信网络系统数据通信的可靠性。在数字光通信领域和大规模片上光互连网络中具有潜在的应用价值,为芯片上可靠性光通信系统的实现提供了理论基础和技术储备。
罗磊[7]（2021）在《Ku波段硅基相控阵收发组件关键技术研究与芯片设计》文中进行了进一步梳理随着微波毫米波集成电路技术的进步,有源相控阵雷达技术也在不断的发展。T/R（Transmit/Receive）组件作为相控阵雷达中的关键部件,其性能直接影响到相控阵雷达的整体性能。为了适应相控阵雷达系统多功能、高集成、高性能、低成本的发展需求,CMOS和SiGe BiCMOS等硅基半导体工艺已被广泛应用于T/R组件电路设计中。因此,采用硅基工艺对T/R组件中的电路进行研究和设计具有重要的现实意义和应用价值。本文致力于Ku波段硅基相控阵收发组件的关键技术研究与芯片设计。基于0.13 μm SiGe BiCMOS工艺,本文完成了 6-18 GHz宽带无源巴伦、两款12-18 GHz单刀双掷开关、15-17 GHz低噪声放大器、14-16 GHz单级功率放大器、14-18 GHz两级功率放大器、12-17 GHz 6位数控步进衰减器、10-18 GHz 6位数控有源移相器、6-18 GHz 6位数控有源移相器和13-15 GHz硅基幅相控制多功能系统芯片的流片验证。本文基于0.13 μm SiGe BiCMOS工艺,提出了一种适用于微波、毫米波电路设计的路场混合仿真方法。在对无源巴伦研究分析的基础上,采用开路短截线补偿技术,设计了一款工作在6-18 GHz频率范围内,幅度平衡度和相位平衡度优良的宽带无源巴伦芯片,为后续章节有源移相器的设计提供所需的巴伦。测试结果表明:在6-18 GHz频率范围内,该宽带无源巴伦幅度不平衡度小于1 dB,相位不平衡度小于2.2°。本文基于0.13 μm SiGe BiCMOS工艺,采用深N阱NMOS射频nfettwrf晶体管和dgnfettwrf晶体管,使用串并联电路结构并结合衬底浮接技术和LC谐振技术,设计了两款工作在12-18 GHz频率范围内的单刀双掷开关芯片。测试结果表明:1.小线性度串并联单刀双掷开关插入损耗小于1.97dB,开关隔离度大于-29.5dB,开关线性度大于11.98dBm;2.线性度可调串并联单刀双掷开关损耗小于2dB,开关隔离度大于-37.5dB,开关线性度最高可达26.8 dBm。本文基于0.13 μm SiGe BiCMOS工艺,使用SiGe HBT晶体管,设计了一款工作频段位于15-17 GHz,带有片内温度补偿电路和ESD保护电路的低噪声放大器芯片。测试结果表明:在15-17 GHz频段范围内,增益S21为15.1～13.6 dB,噪声系数为3.4～3.8 dB,输入端口S11小于-9.1 dB,输出端口S22小于-10.4 dB,输入线性度IP-1dB大于-9.8 dBm。本文基于0.13 μm SiGe BiCMOS工艺,使用SiGe HBT晶体管,设计了两款工作频段位于Ku波段的功率放大器芯片。测试结果表明:1.单级功率放大器的工作频段位于14-16 GHz,增益 S21 为 9.3～7.3 dB,输入端口 S11 为-8.4～-12.4 dB,输出端口 S22 为-5～-6.2dB,输出线性度OP-1dB最大可达17.83dBm,最大功率附加效率PAE可达17.9%;2.两级功率放大器的工作频段位于14-18 GHz,增益S21为22.4～26.9 dB,输入端口S11为-6.5～-20.7 dB,输出端口-3.3～-7dB,输出线性度OP-1dB最大可达21.43dBm,最大功率附加效率PAE可达18%;本文基于0.13 μm SiGe BiCMOS工艺,对数控衰减器中常用的衰减单元电路进行了相应的分析和研究,在研究的基础上提出了一种新的电容补偿方法,设计了一款工作频段位于12-17 GHz的6位数控衰减器芯片。测试结果表明:在12-17 GHz频率范围内,衰减器输入端口 S11<-13 dB,输出端口 S22<-14 dB,插入损耗为6.99～9.33 dB,最大衰减量为31.8～30.3 dB,衰减RMS幅度误差值为0.58～0.36 dB,衰减RMS相位误差值为2.06°～3.46°,输入线性度 IP-1dB 为 13.6～16.2 dBm。本文基于0.13 μm SiGe BiCMOS工艺,使用宽带无源巴伦,结合两级RC多相滤波器和正交全通滤波器电路结构,采用矢量调制的方法设计了两款6位数控有源移相器芯片。同时,对有源移相器电路中所要使用到的电路模块进行了详细的分析和介绍。测试结果表明:1.10-18 GHz 6位数控有源移相器输入端口 S11<-8.9 dB,输出端口 S22<-11.5 dB,增益幅度S21为-10.1～-12.8 dB,移相RMS幅度误差小于1.1 dB,移相RMS相位误差为1.5°～3.7°,在0°移相状态（参考态）下,输入线性度IP-1dB为9.4～11.2 dBm;2.6-18 GHz 6位数控有源移相器输入端口S11<-9.2 dB,输出端口 S22<-10.4 dB,增益幅度S21为S21为-1.85～0.95 dB,移相RMS幅度误差小于1.04 dB,移相RMS相位误差小于4.36°,在0°移相状态（参考态）下,输入线性度IP-1dB为5.4～8 dBm。本文基于0.13 μm SiGe BiCMOS工艺,结合所研究的各个子模块电路,设计了一款工作频段位于13-15 GHz的硅基幅相控制多功能系统芯片。测试结果表明:在13.6～15.5 GHz频率范围内,接收链路增益大于7 dB,噪声系数值为10.2～17.8dB。在13～15 GHz频率范围内,接收链路移相RMS幅度误差为1.07～1.46 dB,移相RMS相位误差为3°～4.51°,最大衰减范围为29.5～28.2 dB,衰减RMS幅度误差为0.81～1.42 dB,衰减RMS相位误差为3.47°～4.8°,在14 GHz频率处的输入1dB压缩点为-15.4 dBm;在13.2～15.1GHz频率范围内,发射链路增益大于5 dB。在13～15 GHz频率范围内,发射链路移相RMS幅度误差为0.33～2.07 dB,移相RMS相位误差为3.4°～4.89°,最大衰减范围为29.2～28 dB,衰减RMS幅度误差为1～1.67 dB,衰减RMS相位误差为3.38°～6.46°,在14 GHz频率处的输入1dB压缩点为4.6 dBm,饱和输出功率为13 dBm。初步实现了相应的衰减移相功能,并为后续的设计改进提供了坚实基础。
牛中乾[8]（2020）在《220GHz多电路集成技术》文中指出随着近年来半导体技术和高精密微机械加工技术的迅猛发展,以及国家对电子产业的大力投入,太赫兹固态电路技术已经逐渐从实验室阶段走向实际应用阶段,单功能电路已经不能满足实际应用系统对体积、重量、功耗的诸多要求,尤其在航空航天等应用领域,对此的限制更是严苛。多电路集成将是未来太赫兹固态电路发展的必然趋势,针对此技术的研究对太赫兹固态系统走向小型化、芯片化、实用化具有着重要深远的意义。本文围绕太赫兹多电路集成技术展开,以高速通信小型化接收机的实现为牵引,对构成太赫兹接收机射频前端的两种有源电路（分谐波混频器和三倍频器）和两种无源电路（分支波导定向耦合器和伪椭圆波导带通滤波器）开展了深入研究,提出了一种新型220GHz多电路集成架构,实现了电路理论和性能的双重突破,基于此电路搭建了太赫兹小型化射频前端,并成功完成了20GHz超宽带实时信号盲检测和12.8Gbps高速通信数据传输实验。本文主要内容包括以下三个方面:（1）太赫兹接收机关键电路技术。接收机的关键电路主要指的是分谐波混频器电路及其本振驱动源电路（倍频器）。分谐波混频器在射频前端系统中实现频率变换的功能,非线性电路的特性使得该电路会直接影响到系统的噪声性能。本文从对肖特基势垒二极管物理机理的研究出发,通过研究肖特基结中载流子运动特性,分析了二极管参数和封装寄生参数对变频损耗性能的影响,并建立了混频二极管的精确电磁模型,实现了一种220GHz低损耗分谐波混频器。倍频技术是固态电子学方法产生太赫兹信号的重要技术手段,三倍频器是组成混频器本振驱动源链路的高效途径。同样的,作为非线性电路,变容二极管是倍频器的核心,本文通过深入的理论研究,分析了变容二极管参数对三倍频器性能的影响,建立了变容二极管倍频性能分析模型,实现了一种110GHz高效三倍频器,作为220GHz分谐波混频器的本振驱动源。（2）太赫兹多电路集成技术。高性能的接收机前端离不开无源电路,本文着重研究了太赫兹分支波导耦合器和伪椭圆波导带通滤波器。多电路集成所面临的最大问题是无法对每个有源电路进行有效的检测,而耦合器的引入解决了这个问题。本文对传统分支波导耦合器的理论进行了深入分析,在传统的奇偶模分析法的基础上,创新性的引入模式匹配法,提出了一种精确高效的耦合器建模方法。与传统方法相比,该方法引入了波导不连续性所带来的影响,避免了传统方法在太赫兹频段使用所带来的巨大误差。在理论创新的基础上,本文还提出了一种新型的耦合器电路,与传统五分支耦合器电路相比,工作带宽相同的条件下,尺寸减小了47%。同时,为了避免双边带传输所带来的干扰,实现单边带通信传输,本文研究了一种太赫兹频段的伪椭圆模波导带通滤波器,该滤波器的30d B矩形系数为0.71,具有良好频率选择性。最终,本文提出了一种多电路集成架构,作为接收机系统前端,可直接实现单边带传输,还可以随时检测混频器本振驱动源的工作状态。该单模块多电路集成前端与传统多模块连接电路相比,体积减小了90%,重量仅为90g,为高速通信系统小型化接收机的实现打下了坚实的基础。（3）太赫兹高速通信小型化接收机实验研究。在相关电路理论的研究取得突破的基础上,本文开展了太赫兹高灵敏度信号探测和高速通信技术研究,构建了220GHz超宽带信号盲检测实验验证系统和高速通信实验验证系统。220GHz信号盲检测系统的可实时检测带宽为20GHz,信号频率分辨率可达1k Hz。220GHz高速通信系统采用了双通道并行传输模式,在模数转换器性能受限的情况下,实现了码速率为12.8Gbps的高速数据传输,并验证了相关高清视频业务。通过本文的研究,研制了太赫兹多电路集成接收机前端,极大的减小了接收机的体积和重量,同时也验证了太赫兹宽带接收机和高速通信系统未来走向实际应用的可行性,为未来地面短距离大容量通信需求和空间通信的应用奠定了重要的理论和技术基础。
闫冬[9]（2020）在《集成可见光通信系统中关键技术的研究》文中研究说明可见光通信技术具有频谱资源丰富、保密性好、无电磁干扰、可与现有照明网络结合、成本低等优点,成为了国内外研究的热点。集成电路在成本、尺寸、功耗、可靠性等方面都优于板级模块。可见光通信技术要进一步推广和普及,设计可见光通信专用芯片已经是亟待解决的问题。本文针对可见光通信系统中集成电路的关键技术展开研究,内容包括研究可见光通信系统中带宽与噪声的关系、荧光粉型白光LED专用调制驱动芯片的设计、集成可见光探测器芯片和全集成可见光通信接收机芯片的设计、最终实现全集成可见光通信系统。采用UMC 0.18μm CMOS工艺,完成了流片验证工作。本文主要完成了如下工作:1.分析了可见光通信系统中带宽与噪声的关系。首先,设计了板级可见光通信收发模块,通过预加重和后均衡技术,将白光LED的带宽从3MHz拓展到了200MHz。然后,通过对采用不同频率拓展技术的可见光通信系统进行建模和分析,得出结论:当谐振频率相同时,如果信噪比高,采用后均衡或者预加重的带宽拓展效果是一样的,同时采用预加重和后均衡技术的系统其带宽是只采用一种带宽拓展技术的系统的2倍;如果信噪比低,那么采用预加重的系统比采用后均衡的系统的噪声性能好很多。不论何种信噪比情况,只采用有源预加重模块的可见光通信系统其噪声性能都较好。最后,通过实验验证了我们得出的结论。2.荧光粉型白光LED调制驱动芯片。针对白光LED带宽有限的问题,通过模拟有源预加重和剩余载流子抽取技术的使用,成功地将白光LED的带宽从3MHz拓展到了80MHz。基于OOK调制的最高实时数据传输速率达到112Mbps,该速率下的误码率为1.04×10-3。针对集成电路设计中难以进行光学部分仿真的问题,提出了基于S参数的设计方法,提高了可见光通信专用芯片的仿真准确性,为后续的可见光通信专用芯片设计提供了一种简单可行的设计方案。3.可见光探测器芯片和全集成可见光通信接收机芯片。针对可见光通信自由空间信道的特性,设计了三款不同面积的可见光探测器,并对其性能进行测试和分析。综合考虑响应度和速率的折中关系,最终选定了150μm×150μm的探测器。基于对可见光探测器的研究,设计出了带有后均衡的全集成可见光通信接收机芯片。采用激光二极管作为测试光源,最终测得该芯片的带宽为420MHz。4.全集成可见光通信系统。基于上述的可见光通信收发芯片,搭建了全集成可见光通信系统。测得该系统的带宽为160MHz,基于OOK调制的最高实时数据传输速率达到120Mbps,该速率下的误码率为3.77×10-3。
于磊[10]（2020）在《宽带微波光子链路的理论建模和若干关键技术研究》文中研究说明微波光子技术以其高速宽带的优势在信号的产生、传输和处理等领域发挥了重要的作用。随着电子技术瓶颈的制约不断显现,微波光子技术正加速继承和革新电子技术的应用领域,以满足未来对多功能、一体化、智能化信号处理系统的需求。目前,微波光子技术正处于分立器件的系统架构设计到集成系统的功能演示的转变阶段,标准化的系统设计和集成工艺是实现微波光子系统实用化的必由之路。而对融合了射频、电子、光子等技术的微波光子链路和系统的理论模型分析和性能优化是推进微波光子技术发展的重要环节。然而,作为电子领域的继承者和开拓者,微波光子领域具有十分丰富的功能内涵,对其链路的理论分析和性能优化还需要结合具体的功能系统开展关键技术攻关,结合实验探究和演示验证,以实现理论研究和实际应用的迭代发展。本文围绕着宽带微波光子链路中的理论建模和若干关键技术展开研究,从微波光子基本链路的理论模型分析和微波光子功能系统设计优化中的关键技术两个层次探究了微波光子的技术优势。本文的主要研究内容包括:宽带微波光子链路基础物理模型研究、微波光子链路中脉冲光源影响和特性分析、微波光子链路中电光作用机理和特性分析、微波光子链路中全光作用机理和特性分析以及宽带微波光子系统设计优化和应用。本文具体的研究工作可以分为以下方面:（1）在对微波光子技术深入理解的基础上,抽象出微波光子链路的基本组成模块:电光转换、光域信号处理和光电转换。首先对组成微波光子链路的关键器件进行了物理模型的构建。进一步,对影响微波光子链路性能的关键参数进行了理论分析和数值仿真。为宽带微波光子系统架构优化和关键技术攻关提供理论基础。（2）针对脉冲光源在微波光子系统中广泛的应用需求,对基于脉冲光的微波光子链路开展理论分析,给出了链路中的关键参数的物理模型。进一步,结合实验提出了光子模数转换系统中的脉冲光源优化设计方法。通过理论分析指出光脉冲频谱纵模中的幅度和相位信息对最终量化结果的作用,提出了光脉冲对系统幅频特性影响的标定方法,同时给出了跨奈奎斯特采样区间的信号幅度波动参数,用以评估光子模数转换系统的带宽特性。此外,对光脉冲的频谱包络分布与对应的频谱纵模特性进行了数值仿真,为后续脉冲光源的优化设计提供了理论依据。（3）在对电光调制作用的物理机理研究的基础上,开展了电光调制器在不同功能系统中的应用研究。首先,针对光子模数转换系统中对高采样速率和量化精度的需求,对基于光开关的高速采样光脉冲的多通道并行化进行了理论分析和数值仿真。进一步,给出了电光调制器的光开关效应对系统解复用性能影响的品质因数,为系统系统优化提供了重要依据。在实验上,构建了基于双输入调制器的多通道解复用光子模数转换系统,验证了解复用品质因数对系统性能的作用。其次,研究了不同电光调制方式对光脉冲压缩反射测量系统性能的影响。通过分别对单边带调制和双边带调制进行理论分析,给出了两种调制方式下系统反射特性曲线的数学模型,指出了在双边带调制方式中存在的色散功率代价。在实验上对两种调制方式的探测性能进行了对比,通过优化反射回波信号的功率和噪声特性,最终实现了长距离探测条件下的高精度分辨。（4）对微波光子链路中全光作用机理开展了理论分析和实验探究。首先将微波光子链路分析理论与光学参量作用机理结合,给出了基于全光作用的微波光子链路的关键性能参数的物理模型。在此基础上,实验探究了电-光、光-光级联方式对微波光子系统性能的作用。其次,提出了基于光学参量采样的多通道信号处理方法,并通过设计多功能雷达接收系统对该方法进行了实验验证,实现X和Ku波段宽带信号的并行接收。（5）通过上述对微波光子链路的理论模型建立和关键技术攻关,形成对微波光子性能优化的研究基础,在此基础上开展对微波光子系统设计与开发的应用研究。实验上,以宽带高精度光子模数转换系统为例,进行了关键模块优化和原理样机开发。针对原理样机所采用的通道交织方案,分析了通道间的幅度和演示失配产生机理和对量化重构结果的影响,给出了针对实际应用的通道失配校正和补偿方法。进一步,将所研制的原理样机应用在雷达信号接收中,通过配置不同的交织通道数,实现了系统采样率的重构。最终通过对X和Ka波段4GHz雷达回波信号的的采集和处理,实现了对探测目标的高精度分辨。
二、A Simplified Numerical Simulation Method Considering Active Devices for Opto-Electronic Mixed Modules（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、A Simplified Numerical Simulation Method Considering Active Devices for Opto-Electronic Mixed Modules（论文提纲范文）
（1）硅基大规模阵列光开关（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1.硅基集成光开关技术 |
| 1.2.大规模阵列光开关发展现状与技术难点 |
| 1.2.1.国外发展现状 |
| 1.2.2.国内发展现状 |
| 1.3.本论文研究内容安排与创新点 |
| 1.3.1.研究硅基低损耗无源器件与热光开关单元设计 |
| 1.3.2.硅基高速电光开关单元器件设计 |
| 1.3.3.大规模阵列光开关光电封装与自动化测试程序设计 |
| 2.大规模阵列光开关芯片设计原理与基本性能指标 |
| 2.1.硅基低损耗无源器件设计理论基础 |
| 2.1.1.定向耦合器耦合模理论 |
| 2.1.2.多模干涉耦合器自成像效应 |
| 2.2.硅基光波导调制原理 |
| 2.2.1.热光效应 |
| 2.2.2.电光效应 |
| 2.3.阵列光开关基本性能参数指标 |
| 2.4.阵列光开关基本网络拓扑结构介绍与分析 |
| 2.5.本章小结 |
| 3.硅基低损耗无源器件及热光开关单元仿真设计与实验研究 |
| 3.1.2×2无源耦合器件仿真设计与实验探究 |
| 3.1.1.硅基定向耦合器设计仿真与实验探究 |
| 3.1.2.硅基多模干涉仪器件设计仿真与实验探究 |
| 3.2.2×2热光开关单元理论分析与实验探究 |
| 3.2.1.MZI传输矩阵理论分析 |
| 3.2.2.热光相移臂仿真设计与热光开关单元测试 |
| 3.3.本章小结 |
| 4.硅基低损耗高速有源器件设计与实验研究 |
| 4.1.基于载流子色散效应的电光相移臂与MZI高速电光开关实验研究 |
| 4.1.1.正偏PIN结构电学性能分析 |
| 4.1.2.PIN光学性能分析设计仿真与高速电光开关单元实验探究 |
| 4.2.本章小结 |
| 5.硅基大规模阵列光开关器件设计与封装测试 |
| 5.1.任意拓扑结构阵列光开关传输矩阵分析方法 |
| 5.2.128×128 Benes网络热光开关与高速电光开关芯片设计 |
| 5.2.1.Benes网络结构分析 |
| 5.2.2.128端口热光开关阵列芯片实验设计 |
| 5.3.大规模阵列光开关电封装与自动化测试设计 |
| 5.3.1.具有高密度电学引脚的大规模阵列开关电学封装介绍与实验设计 |
| 5.3.2.阵列开关芯片的驱动电路设计与自动化控制程序研究 |
| 5.4.本章小结 |
| 6.总结与展望 |
| 6.1.研究总结 |
| 6.2.未来展望 |
| 7.参考文献 |
| 附录 |
| 作者简历 |
（2）硅基光开关与光调制器件研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写和符号清单 |
| 1 绪论 |
| 1.1 硅基光子学 |
| 1.2 硅基光调制技术 |
| 1.3 可重构光开关技术 |
| 1.4 本文的主要内容和创新点 |
| 1.4.1 主要内容 |
| 1.4.2 主要创新点 |
| 2 硅基集成光电子器件的理论、仿真与工艺 |
| 2.1 光学仿真方法 |
| 2.1.1 光波导模式理论 |
| 2.1.2 硅波导模式仿真与计算 |
| 2.1.3 光场传输仿真与计算 |
| 2.2 马赫曾德尔结构的基本特性 |
| 2.3 有机电光材料 |
| 2.4 工艺制备方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 硅-有机混合的新型MZI电光调制器 |
| 3.1 硅-有机混合电光调制器的原理 |
| 3.2 硅-有机混合电光调制器研究现状 |
| 3.3 材料、结构设计 |
| 3.3.1 材料性能 |
| 3.3.2 基于亚波长光栅结构的硅-有机混合型MZI电光调制器 |
| 3.3.3 基于等离激元波导的低损耗硅-有机混合MZI电光调制器 |
| 3.4 制作与极化 |
| 3.5 测试与分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 低随机相位误差2×2 MZI光开关单元 |
| 4.1 硅光开关单元的研究现状 |
| 4.2 基于展宽相移区的低随机相位误差2×2 MZI光开关 |
| 4.2.1 器件设计 |
| 4.2.2 器件制作 |
| 4.2.3 器件测试与分析 |
| 4.3 基于宽度渐变欧拉弯曲波导的低随机相位误差2×2 MZI光开关 |
| 4.3.1 器件设计 |
| 4.3.2 器件测试与分析 |
| 4.4 基于新型MMI结构的低随机相位误差2×2 MZI光开关 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 无校准的MZI光开关阵列 |
| 5.1 开关阵列的基本特性与研究现状 |
| 5.2 基于Benes拓扑结构的无校准4×4 MZI光开关阵列 |
| 5.2.1 无校准4×4 MZI光开关阵列的设计 |
| 5.2.2 测试与分析 |
| 5.3 基于Benes拓扑结构的无校准8×8 MZI光开关阵列 |
| 5.3.1 无校准8×8 MZI光开关阵列的设计 |
| 5.3.2 测试与分析 |
| 5.4 基于Benes拓扑结构的无校准16×16 MZI光开关阵列 |
| 5.4.1 无校准16×16 MZI光开关阵列的设计 |
| 5.4.2 测试与分析 |
| 5.5 N×N Benes开关阵列与随机相位误差的关系分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（3）光载射频信号处理若干技术及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光载射频信号处理的研究背景和意义 |
| 1.2 光载射频通信的发展动态及技术优势 |
| 1.2.1 光载射频信号处理与光载射频通信的国内外研究现状 |
| 1.2.2 光载射频通信技术的未来发展趋势 |
| 1.2.3 光载射频通信技术面临的挑战 |
| 1.2.4 射频光子信号处理在雷达系统中的应用及发展前景 |
| 1.3 论文主要内容及结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 光载射频信号处理的理论基础 |
| 2.1 RoF系统中光载射频信号的产生 |
| 2.1.1 光载射频通信系统中的调制器 |
| 2.1.2 双光源外差混频技术 |
| 2.2 光电上变频和下变频技术 |
| 2.2.1 MZM实现上变频 |
| 2.2.2 EAM实现上变频 |
| 2.2.3 光电下变频技术 |
| 2.3 射频信号的光域调制与解调技术 |
| 2.3.1 光载射频信号的直接调制技术 |
| 2.3.2 光载射频信号的外调制技术 |
| 2.3.3 光载射频信号的包络检波解调 |
| 2.4 光载射频通信链路中的信号失真原因及分析 |
| 2.4.1 谐波失真问题研究 |
| 2.4.2 RoF系统光纤链路中的传输色散 |
| 2.4.3 RoF链路中的噪声产生原因及特性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 多信道高谱效相干光载射频通信系统 |
| 3.1 基于串联单边带调制的光载射频信号产生 |
| 3.1.1 光载射频信号串联单边带调制的方案设计 |
| 3.1.2 光载射频信号串联单边带调制的数学模型与理论推导 |
| 3.2 基于光正交单边带复用的光载射频信号产生 |
| 3.2.1 光载射频信号正交单边带复用的方案设计 |
| 3.2.2 光载射频信号正交单边带复用的理论推导与分析 |
| 3.3 多信道高谱效相干光载射频通信系统仿真与实验研究 |
| 3.3.1 相干光载射频通信系统仿真研究 |
| 3.3.2 多模态相干光载射频通信系统的设计及实验平台的建立 |
| 3.3.3 基于数字信号处理的光载射频通信相干接收与信号解调恢复 |
| 3.3.4 多信道高谱效光载射频通信系统实验结果及性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于硅基光电子的相干光载射频通信集成收发机 |
| 4.1 高Q值超窄带的光带通滤波器设计 |
| 4.1.1 基于硅基单微环的波长选择性光带通滤波器 |
| 4.1.2 基于串联多微环的可调谐超窄带光带通滤波器 |
| 4.2 基于硅基滤波器和硅基调制器的集成光载射频信号发射机设计 |
| 4.2.1 硅基双电极马赫-曾德尔调制器的设计与实现 |
| 4.2.2 硅基集成多信道光载射频信号发射机设计与实现 |
| 4.2.3 硅基光载射频信号发射机的仿真验证及结果分析 |
| 4.3 基于集成发射机的相干光载射频通信系统 |
| 4.3.1 集成相干光载射频信号发射机的实现 |
| 4.3.2 光载射频通信系统性能验证及结果分析 |
| 4.4 光载射频通信集成数字相干光接收机前端设计 |
| 4.4.1 集成数字相干光接收机的方案设计 |
| 4.4.2 集成数字相干光接收机前端的设计结构 |
| 4.4.3 数字相干光接收机前端模块的性能参数指标 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于DP-DPMZM和SOA-MZI的光载射频信号处理技术 |
| 5.1 基于DP-DPMZM的光载射频信号移相与倍频方案 |
| 5.1.1 基于DP-DPMZM倍频相移方案的机理分析与数学模型 |
| 5.1.2 倍频功能的数值仿真与验证分析 |
| 5.1.3 移相功能的数值仿真结果及分析 |
| 5.1.4 基于DP-DPMZM的倍频移相系统性能影响因素分析 |
| 5.2 基于MZM和SOA的射频光子滤波器的设计方案 |
| 5.2.1 基于MZM和SOA的射频光子滤波模块设计 |
| 5.2.2 基于MZM和SOA的射频光子滤波器仿真验证及结果分析 |
| 5.2.3 射频光子滤波器的应用分析 |
| 5.3 基于SOA-MZI结构的光载射频信号移相器设计 |
| 5.3.1 光载射频信号移相的机理特点及典型设计方案分析 |
| 5.3.2 基于SOA-MZI结构的射频光子移相器设计方案 |
| 5.3.3 基于SOA-MZI的光载射频移相器仿真验证及结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文研究成果 |
| 6.2 不足之处及改进措施 |
| 6.3 未来展望 |
| 附录 |
| 缩略语 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的学术成果目录 |
（4）面向模拟光链路的硅基光子调控器件及系统研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 微波光子学简介 |
| 1.3 集成微波光子学发展趋势 |
| 1.4 硅基集成微波光子器件及系统研究进展 |
| 1.4.1 硅基集成微波光子调控器件研究进展 |
| 1.4.2 硅基集成微波光子真延时线的系统应用研究进展 |
| 1.5 本论文工作的主要内容 |
| 2 硅基调制器的调制非线性建模仿真 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 硅基PN结电光响应非线性建模仿真 |
| 2.2.1 载流子耗尽型调制器工作原理 |
| 2.2.2 硅基PN结电光响应的TCAD仿真 |
| 2.3 载流子耗尽型调制器非线性建模仿真 |
| 2.3.1 硅基Single-MZM非线性仿真分析 |
| 2.3.2 硅基Dual-parallel MZM非线性仿真分析 |
| 2.3.3 硅基Dual-series MZM非线性仿真分析 |
| 2.3.4 硅基Dual-parallel MZM与Dual-series MZM的性能比较 |
| 2.4 硅基MRM调制器非线性建模仿真 |
| 2.4.1 硅基MRM非线性模型仿真分析 |
| 2.5 流片工艺及器件设计 |
| 2.6 小结 |
| 3 高线性硅基调制器的测试与分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 硅基Single-MZM器件性能测试 |
| 3.3 硅基Dual-parallel MZM器件性能测试 |
| 3.4 硅基Dual-series MZM器件性能测试 |
| 3.5 硅基MRM器件性能测试 |
| 3.6 基于硅基Dual-parallel MZM的光域非线性补偿 |
| 3.7 小结 |
| 4 硅基片上集成延时线 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 延时线总体结构设计 |
| 4.3 延时线组成单元器件设计 |
| 4.3.1 硅基延时波导 |
| 4.3.2 硅基2×2 光开关 |
| 4.3.3 硅基定向耦合器 |
| 4.3.4 PIN可变光衰减器 |
| 4.3.5 锗硅光电探测器 |
| 4.4 芯片加工工艺及版图设计 |
| 4.5 器件性能测试 |
| 4.5.1 光栅耦合器性能测试 |
| 4.5.2 硅基2×2光开关性能测试 |
| 4.5.3 硅基定向耦合器性能测试 |
| 4.5.4 PIN可变光衰减器性能测试 |
| 4.5.5 锗硅光电探测器性能测试 |
| 4.6 芯片封装设计 |
| 4.7 延时线测试与结果分析 |
| 4.8 小结 |
| 5 基于硅基集成波束成形网络的二维相控阵接收机 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 相控阵雷达工作原理 |
| 5.3 微波光子相控阵雷达研究现状 |
| 5.4 硅基二维波束成形网络结构设计与分析 |
| 5.5 系统架构设计与测试 |
| 5.5.1 8×8二维相控阵雷达接收机系统性能指标与设计参数 |
| 5.5.2 8×8二维相控阵雷达接收机样机搭建与测试流程 |
| 5.5.3 方向图与系统性能的测试与分析 |
| 5.6 小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作中的不足与展望 |
| 参考文献 |
| 作者攻读博士期间研究成果 |
（5）混合共面行波光探测器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外的研究现状 |
| 1.2.1 垂直入射PIN光电探测器 |
| 1.2.2 单行载流子光电探测器 |
| 1.2.3 波导光电探测器 |
| 1.2.4 行波光电探测器 |
| 1.3 光电探测器的特性参数 |
| 1.3.1 光电响应度和外量子效率 |
| 1.3.2 光电探测器的响应带宽 |
| 1.3.3 带宽-效率积 |
| 1.4 本文的研究内容 |
| 第二章 有源定向耦合光波导分析 |
| 2.1 光波导理论 |
| 2.2 有源光波导 |
| 2.2.1 有源光波导模式分析 |
| 2.2.2 有源层厚度和波导结构分析 |
| 2.2.2.1 有源层厚度的分析 |
| 2.2.2.2 波导结构的分析 |
| 2.3 有源定向耦合光波导 |
| 2.3.1 有源定向耦合光波导超模分析 |
| 2.3.2 有源定向耦合光波导结构分析 |
| 2.4 有源波导中的强耦合效应 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 混合共面行波光探测器的设计 |
| 3.1 模斑转换器 |
| 3.1.1 双锥形模斑转换器 |
| 3.1.2 锥形模斑转换器 |
| 3.2 多层平行平板传输线理论 |
| 3.3 分布式光电探测器理论 |
| 3.4 混合共面行波光探测器 |
| 3.5 HCTWPD外延层的设计 |
| 3.6 HCTWPD毫米波波导 |
| 3.6.1 HCTWPD半导体层毫米波参数 |
| 3.6.2 HCTWPD的等效电路模型 |
| 3.6.3 毫米波波导仿真分析 |
| 3.7 HCTWPD光波导 |
| 3.8 HCTWPD的光电特性 |
| 3.8.1 Silvaco TCAD及其组件ATLAS |
| 3.8.2 等效计算方法 |
| 3.8.3 单位长度HCTWPD能带结构 |
| 3.8.4 HCTWPD的饱和电流特性 |
| 3.8.5 载流子渡约时间限制的带宽 |
| 3.9 本章小结 |
| 第四章 HCTWPD的毫米波性能 |
| 4.1 HCTWPD的速度失配分析 |
| 4.1.1 速度失配脉冲响应 |
| 4.1.2 速度失配限制的带宽 |
| 4.2 HCTWPD的3dB带宽 |
| 4.3 HCTWPD的小信号分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（6）针对片上光互连网络通信可靠性的研究与优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 片上光网络实现基础 |
| 1.2.2 片上光网络可靠性研究 |
| 1.2.3 光编码技术与光编码器 |
| 1.3 研究意义与主要研究内容 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 第二章 片上光互连器件与关键基础理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 片上光互连基本器件 |
| 2.2.1 激光器 |
| 2.2.2 耦合器 |
| 2.2.3 光波导 |
| 2.2.4 微环谐振器 |
| 2.2.5 滤波器与调制器 |
| 2.2.6 光电探测器 |
| 2.2.7 光器件数值仿真方法 |
| 2.2.8 光器件优化理论 |
| 2.3 光波分复用理论基础 |
| 2.4 非线性四波混频效应 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于串扰特性的片上光互连网络通信可靠性分析与优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光器件级串扰特性的分析与优化 |
| 3.2.1 物理结构模型 |
| 3.2.2 功率分析模型 |
| 3.2.3 传输特性分析 |
| 3.3 光路由器级串扰特性的分析与优化 |
| 3.3.1 串扰特性分析模型 |
| 3.3.2 光路由器结构优化 |
| 3.3.3 光路由器性能分析 |
| 3.4 光网络级串扰特性分析与理论建模 |
| 3.4.1 片上光Mesh与Torus网络 |
| 3.4.2 交换机制与路由协议 |
| 3.4.3 串扰特性分析与建模 |
| 3.5 片上光互连网络性能仿真与分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 片上光互连网络可靠性编码的研究与设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 片上光群计数编码器的设计与实现 |
| 4.2.1 理论基础 |
| 4.2.2 设计实现 |
| 4.2.3 功能验证 |
| 4.3 片上光群计数编码器的性能分析与比较 |
| 4.3.1 检错效率 |
| 4.3.2 能耗分析 |
| 4.3.3 面积开销 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于光编码技术的片上光互连网络通信可靠性分析与优化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 片上可靠性光通信系统设计与优化 |
| 5.2.1 片上可靠性光通信系统设计 |
| 5.2.2 检错重传机制 |
| 5.2.3 重传机制优化 |
| 5.3 仿真分析与性能评估 |
| 5.3.1 数值仿真分析 |
| 5.3.2 通信可靠性评估 |
| 5.3.3 检错能力评估 |
| 5.3.4 功耗分析与评估 |
| 5.3.5 时延开销评估 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士期间已发表的论文及专利 |
| 攻读博士期间参加的科研项目 |
（7）Ku波段硅基相控阵收发组件关键技术研究与芯片设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 T/R组件及其子模块电路芯片国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 课题研究内容与难点 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究难点 |
| 1.4 论文的结构安排 |
| 1.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第2章 幅相控制多功能芯片系统设计 |
| 2.1 有源相控阵收发系统结构分析 |
| 2.1.1 有源相控阵收发系统结构分析 |
| 2.1.2 收发组件芯片结构分析 |
| 2.2 幅相控制多功能芯片系统结构设计 |
| 2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 无源器件研究与设计 |
| 3.1 电磁场仿真软件工具介绍 |
| 3.2 ADS路场混合仿真方法与工艺衬底建模 |
| 3.2.1 ADS路场混合仿真方法 |
| 3.2.2 工艺衬底建模 |
| 3.3 电感电磁场仿真方法研究与验证 |
| 3.4 无源巴伦研究与设计 |
| 3.4.1 巴伦主要指标 |
| 3.4.2 无源巴伦分析与设计 |
| 3.4.3 无源巴伦测试结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 Ku波段单刀双掷开关研究与设计 |
| 4.1 开关分类 |
| 4.2 开关主要性能指标 |
| 4.3 常见的单刀双掷开关电路结构 |
| 4.4 Ku波段单刀双掷开关分析与设计 |
| 4.4.1 Ku波段小线性度串并联单刀双掷开关电路设计 |
| 4.4.2 Ku波段小线性度串并联单刀双掷开关电路芯片测试结果 |
| 4.4.3 Ku波段线性度可调串并联单刀双掷开关电路设计 |
| 4.4.4 Ku波段线性度可调串并联单刀双掷开关电路芯片测试结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 Ku波段放大器电路研究与设计 |
| 5.1 放大器电路主要性能指标 |
| 5.2 SiGe HBT器件频率特性和噪声特性分析 |
| 5.2.1 SiGe HBT器件频率特性分析 |
| 5.2.2 SiGe HBT器件噪声特性分析 |
| 5.3 Ku波段SiGe HBT低噪声放大器电路研究与设计 |
| 5.3.1 SiGe HBT低噪声放大器电路分类 |
| 5.3.2 Ku波段SiGe HBT低噪声放大器电路分析与设计 |
| 5.3.3 Ku波段SiGe HBT低噪声放大器芯片测试结果 |
| 5.4 Ku波段功率放大器电路研究与设计 |
| 5.4.1 SiGe HBT功率放大器电路分类 |
| 5.4.2 Ku波段单级功率放大器电路分析与设计 |
| 5.4.3 Ku波段单级功率放大器芯片测试结果 |
| 5.4.4 Ku波段两级高增益功率放大器电路分析与设计 |
| 5.4.5 Ku波段两级高增益功率放大器芯片测试结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 Ku波段数控衰减器电路研究与设计 |
| 6.1 衰减器主要性能指标 |
| 6.2 衰减器电路结构分类 |
| 6.2.1 开关路径衰减器 |
| 6.2.2 分布式衰减器 |
| 6.2.3 开关T/Π型衰减器 |
| 6.2.4 X-型衰减器 |
| 6.3 Ku波段6 位数控衰减器分析与设计 |
| 6.4 Ku波段6 位数控衰减器芯片测试结果 |
| 6.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第7章 Ku波段数控移相器电路研究与设计 |
| 7.1 移相器主要性能指标 |
| 7.2 移相器电路结构分类 |
| 7.2.1 开关线型移相器 |
| 7.2.2 加载线型移相器 |
| 7.2.3 高通-低通式移相器 |
| 7.2.4 放大器型移相器 |
| 7.3 Ku波段6 位数控移相器分析与设计 |
| 7.3.1 输入巴伦的设计 |
| 7.3.2 两级RC多相滤波器的设计 |
| 7.3.3 正交全通滤波器的设计 |
| 7.3.4 模拟差分加法器的设计 |
| 7.3.5 数模转换电路的设计 |
| 7.3.6 输出缓冲和有源巴伦电路的设计 |
| 7.3.7 插损补偿放大器的设计 |
| 7.3.8 10-18 GHz6 位数控移相器的设计 |
| 7.3.9 6-18 GHz6 位数控移相器的设计 |
| 7.4 Ku波段6 位数控移相器芯片测试结果 |
| 7.4.1 10-18 GHz6 位数控移相器芯片测试结果 |
| 7.4.2 6-18 GHz6 位数控移相器芯片测试结果 |
| 7.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第8章 Ku波段幅相控制多功能芯片系统集成与测试 |
| 8.1 Ku波段幅相控制多功能芯片系统集成 |
| 8.2 系统集成芯片版图设计考虑 |
| 8.3 Ku波段幅相控制多功能芯片系统测试 |
| 8.3.1 接收链路测试结果 |
| 8.3.2 发射链路测试结果 |
| 8.3.3 Ku波段幅相控制多功能芯片系统测试结果 |
| 8.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第9章 总结与展望 |
| 9.1 总结 |
| 9.2 展望 |
| 攻读博士学位期间发表论文目录 |
| 攻读博士学位期间申请专利目录 |
| 致谢 |
（8）220GHz多电路集成技术（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及选题意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 选题意义 |
| 1.2 太赫兹电路技术发展动态 |
| 1.2.1 单功能电路技术发展动态 |
| 1.2.2 多电路集成技术发展动态 |
| 1.3 太赫兹高速通信技术发展动态 |
| 1.3.1 光电结合高速通信技术发展动态 |
| 1.3.2 全固态电子学高速通信技术发展动态 |
| 1.4 论文研究内容及章节安排 |
| 第二章 太赫兹接收机关键电路技术 |
| 2.1 太赫兹肖特基势垒二极管基本原理 |
| 2.1.1 肖特基接触的物理机理 |
| 2.1.2 肖特基结特性 |
| 2.2 太赫兹低损耗分谐波混频器研究 |
| 2.2.1 混频二极管主要参数分析 |
| 2.2.2 混频二极管三维电磁精确建模 |
| 2.2.3 分布式电路优化方法 |
| 2.2.4 低损耗分谐波混频器电路优化 |
| 2.2.5 分谐波混频器容差分析 |
| 2.2.6 分谐波混频器实验研究 |
| 2.3 太赫兹高效本振源研究 |
| 2.3.1 变容二极管主要参数分析 |
| 2.3.2 变容二极管三维电磁精确建模 |
| 2.3.3 分布式电路优化方法 |
| 2.3.4 高效倍频器电路优化 |
| 2.3.5 倍频器容差分析 |
| 2.3.6 倍频器实验研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 220GHz多电路集成技术 |
| 3.1 太赫兹分支波导定向耦合器研究 |
| 3.1.1 分支波导定向耦合器基本理论 |
| 3.1.2 基于模式匹配法(MMM)的新型耦合器精确建模方法 |
| 3.1.3 改进型小型化耦合器电路研究 |
| 3.2 太赫兹腔体滤波器研究 |
| 3.2.1 矩形波导谐振腔耦合理论 |
| 3.2.2 伪椭圆函数波导带通滤波器研究 |
| 3.3 2 20GHz多电路集成前端研究 |
| 3.3.1 多电路集成架构 |
| 3.3.2 2 20GHz多电路集成前端优化 |
| 3.3.3 2 20GHz多电路集成前端实验研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 太赫兹高速通信小型化接收机技术 |
| 4.1 2 20GHz超宽带信号盲检测实验验证系统 |
| 4.1.1 系统框架 |
| 4.1.2 关键部件性能分析 |
| 4.1.3 信号盲检测实验 |
| 4.1.4 实验结果讨论 |
| 4.2 2 20GHz双通道高速通信实验验证系统 |
| 4.2.1 系统组成 |
| 4.2.2 关键部件性能分析 |
| 4.2.3 数据传输实验 |
| 4.2.4 实验结果讨论 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 论文研究工作总结 |
| 5.2 论文的主要创新点 |
| 5.3 未来研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（9）集成可见光通信系统中关键技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 可见光通信的研究背景 |
| 1.1.1 可见光通信的特点 |
| 1.1.2 LED光源的诞生与发展过程 |
| 1.1.3 可见光通信的应用场景 |
| 1.2 可见光通信的研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.2.3 可见光通信的研究趋势 |
| 1.3 本论文的研究内容和意义 |
| 1.4 本论文的结构和内容安排 |
| 第2章 可见光通信系统的设计与分析 |
| 2.1 可见光通信系统概述 |
| 2.2 LED光源的基本特性 |
| 2.3 可见光探测器 |
| 2.4 可见光信道建模 |
| 2.5 调制解调技术 |
| 2.5.1 开关键控(OOK) |
| 2.5.2 脉冲位置调制(PPM) |
| 2.5.3 色移键控(CSK) |
| 2.5.4 正交频分复用(OFDM) |
| 2.6 性能指标与测试方案 |
| 2.6.1 频率响应和-3d B带宽 |
| 2.6.2 数据传输速率和误码率 |
| 第3章 板级可见光通信系统设计 |
| 3.1 板级可见光通信发射模块设计 |
| 3.1.1 预加重部分 |
| 3.1.2 调制驱动部分 |
| 3.2 板级可见光通信接收模块设计 |
| 3.2.1 后均衡部分 |
| 3.2.2 接收机整体设计 |
| 3.3 板级可见光通信系统 |
| 3.3.1 频率响应测试 |
| 3.3.2 数据传输速率与误码率测试 |
| 3.4 可见光通信系统中带宽与噪声关系的研究与分析 |
| 3.4.1 可见光通信系统的建模 |
| 3.4.2 带宽分析 |
| 3.4.3 噪声分析 |
| 3.4.4 带宽与噪声的关系分析 |
| 3.4.5 实验验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 可见光通信调制驱动芯片的设计 |
| 4.1 本章引论 |
| 4.2 基于商用荧光粉型白光LED的调制驱动芯片 |
| 4.2.1 整体设计 |
| 4.2.2 带宽性能分析 |
| 4.2.3 剩余载流子抽取技术 |
| 4.2.4 S2P仿真方法 |
| 4.3 测试结果与分析 |
| 4.3.1 芯片照片和测试板的设计 |
| 4.3.2 频率响应测试 |
| 4.3.3 数据传输速率与误码率测试 |
| 4.4 性能对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 全集成可见光通信接收机芯片的设计 |
| 5.1 本章引论 |
| 5.2 基于CMOS工艺的可见光探测器 |
| 5.2.1 可见光探测器的设计 |
| 5.2.2 可见光探测器的测试 |
| 5.3 全集成可见光通信接收机放大电路 |
| 5.3.1 接收机设计中的带宽拓展技术 |
| 5.3.2 可见光通信接收机的设计 |
| 5.4 测试结果与分析 |
| 5.4.1 频率响应测试 |
| 5.4.2 输出波形测试 |
| 5.5 性能对比 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 高速实时全集成可见光通信系统 |
| 6.1 本章引论 |
| 6.2 全集成可见光通信系统的搭建与测试 |
| 6.2.1 全集成可见光通信系统的搭建 |
| 6.2.2 频率响应测试 |
| 6.2.3 数据传输速率与误码率测试 |
| 6.3 性能对比 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 进一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
（10）宽带微波光子链路的理论建模和若干关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 微波光子技术的基本内涵与原理 |
| 1.3 微波光子技术的发展现状 |
| 1.3.1 宽带微波光子技术的发展 |
| 1.3.2 单元器件设计与开发简介 |
| 1.3.3 功能系统设计与应用简介 |
| 1.4 研究目标与研究思路 |
| 1.4.1 研究目标 |
| 1.4.2 研究内容与研究思路 |
| 1.5 本文结构和内容安排 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 宽带微波光子链路的物理建模和数值分析 |
| 2.1 宽带微波光子链路的基本模型 |
| 2.1.1 链路基本架构 |
| 2.1.2 关键器件理论模型 |
| 2.1.3 噪声特性分析 |
| 2.2 宽带微波光子链路的关键参数分析 |
| 2.2.1 性能参数理论模型 |
| 2.2.2 性能参数数值仿真 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 宽带微波光子链路中的脉冲光源影响和特性分析 |
| 3.1 基于脉冲光源的宽带微波光子链路理论模型 |
| 3.2 宽带高速光子模数转换系统中的脉冲光源优化与实验验证 |
| 3.2.1 脉冲光的采样工作机理研究 |
| 3.2.2 光采样脉冲的优化设计与实验 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 宽带微波光子链路中的电光作用机理和特性分析 |
| 4.1 光子模数转换系统中的电光开关解复用性能研究 |
| 4.1.1 解复用理论分析 |
| 4.1.2 系统设计与实验 |
| 4.2 光脉冲压缩反射测量系统中电光调制性能研究 |
| 4.2.1 电光调制理论分析 |
| 4.2.2 系统设计与实验 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 宽带微波光子链路中的全光作用机理和特性分析 |
| 5.1 基于光学参量作用的宽带微波光子链路性能理论模型 |
| 5.1.1 光学参量作用的基本理论分析 |
| 5.1.2 电-光/光-光级联链路性能的实验研究 |
| 5.2 雷达接收系统设计与实验 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 宽带微波光子链路优化在系统设计与开发中的应用 |
| 6.1 面向宽带雷达接收的光子模数转换系统通道失配分析与补偿 |
| 6.1.1 样机架构设计 |
| 6.1.2 通道失配与补偿 |
| 6.2 宽带雷达系统信号接收实验 |
| 6.3 宽带微波光子系统设计与开发过程 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本文工作总结 |
| 7.2 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的论文及专利 |
| 攻读学位期间参与的科研项目 |
| 致谢 |
四、A Simplified Numerical Simulation Method Considering Active Devices for Opto-Electronic Mixed Modules（论文参考文献）
- [1]硅基大规模阵列光开关[D]. 曹伟杰. 浙江大学, 2021(01)
- [2]硅基光开关与光调制器件研究[D]. 宋立甲. 浙江大学, 2021(01)
- [3]光载射频信号处理若干技术及应用研究[D]. 陈光. 北京邮电大学, 2021(01)
- [4]面向模拟光链路的硅基光子调控器件及系统研究[D]. 张强. 浙江大学, 2021(01)
- [5]混合共面行波光探测器的研究[D]. 秦宗. 电子科技大学, 2021(01)
- [6]针对片上光互连网络通信可靠性的研究与优化[D]. 宋婷婷. 西南大学, 2021(01)
- [7]Ku波段硅基相控阵收发组件关键技术研究与芯片设计[D]. 罗磊. 东南大学, 2021(02)
- [8]220GHz多电路集成技术[D]. 牛中乾. 电子科技大学, 2020(03)
- [9]集成可见光通信系统中关键技术的研究[D]. 闫冬. 天津大学, 2020(01)
- [10]宽带微波光子链路的理论建模和若干关键技术研究[D]. 于磊. 上海交通大学, 2020(01)