1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 研究目的及意义

硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料（如 sige/si、soi等），利用互补金属氧化物半导体（cmos）工艺进行光器件的开发与集成，并利用这些器件对光子进行发射、传输、检测和处理，以实现其在光通信、光互连、光计算等领域中的实际应用。

硅光子器件与产品可分为三个层次:硅光器件、硅光芯片、硅光模块。硅光器件是硅光子技术的基本功能单元，主要分为无源器件和有源器件两大类，无源器件包括光波导、耦合器、复用/解复用器、衰减器和滤波器等；有源器件包括激光器、调制器、探测器等。硅光集成芯片是将若干基本器件进行集成，按功能可分为光发送集成芯片、光接收集成芯片、光收发一体集成芯片，以及相同功能器件的阵列化集成芯片，如探测器阵列芯片、调制器阵列芯片等。硅光模块是最终系统级的产品形式，将硅光器件/芯片、外部驱动电路等集成到一个模块，按功能可分为光发送模块、光接收模块、光收发一体模块。

2. 研究的基本内容与方案

硅基光电子技术是硅基半导体技术和光电子技术的结合，主要包含硅基光子材料、硅基光子器件和硅基光子集成等方面。其中硅基光电子学关键器件包括硅基led、激光器、探测器、调制器、滤波器、混频器、偏振器、光栅、波导等。硅基光子集成有光电混合集成和单芯片集成方案。本次研究的基本内容是分析硅基光电子目前国内外研究现状、主流技术和主要待解决问题。着重研究硅基光子器件及其集成技术，分析各光器件特性和实际系统构成，研究光子器件和电子器件的光电互连、耦合等兼容问题。

图1 片上光互连过程框图

图一为片上光通信链路。光通信链路连接片上的两个计算核心，通过光电转换和波分复用技术，将电信号转换为光信号，实现数据的高速传输。该链路涵盖了片上光互连所需的最主要的光学器件，如光源、硅光调制器、光子探测器、波分多路复用器／解复用器、片上光波导以及光交换部件等。光源主要负责生成载波信号。硅光调制器负责将来自处理器核的消息数据调制到特定波长的光波载波上。波分复用器则将不同波长的光信号调制到光波导的各个独立传输通道上，实现波分复用的信号传输。光交换部件通过光开关实现光数据通路的切换，光开关用于实现光信号的通断和路由，以及网络的拓扑，其主要由微环谐振器构成。光开关的响应速度和功耗开销决定性地影响光互连的数据通信速度和整体功耗。光信号的接收依赖滤波和光子探测，即首先将从光波导中过滤出特定波长的光信号，然后通过光子探测器，实现光信号到电信号的转换。

3. 研究计划与安排

第1周—第4周搜集资料，撰写开题报告；

第5周—第6周论文开题；

第7周—第12周撰写论文初稿；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]王兴军, 苏昭棠, 周治平. 硅基光电子学的最新进展[j].中国科学, 2015, 第45卷第1期

[2]魏玉欣. 硅基光电子器件的性能研究[d].浙江：浙江大学，2012

[3]陈子萍, 舒浩文, 王兴军. 硅基集成光波导放大器的最新研究进展[j].中国科学, 2017, 第12期