Overordnede kursusmål
Kurset sigter mod at give viden og færdigheder inden for moderne
fotoniske integrerede kredsløbsteknologier herunder forskellige
former for siliciumfotonik. De studerende skal danne sig et
overblik over de forskellige integrationsplatforme, der anvendes
til fotoniske integrerede kredsløb og være i stand til at vælge en
baseret på en målapplikation. Den studerende skal være i stand til
at designe komponenter og kredsløb ved hjælp af standard
designværktøjer og generere et maskesæt til en intern eller
kommercielt udbudt chipteknologi.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
- Forklar oprindelsen af tab i bølgeledere
- Forklar funktionaliteten af grundlæggende
bølgelederkomponenter: Bølgeledere, MMI og Y splittere,
retningskoblere, bølgeledergitre, mikroring-resonatorer,
gitterkoblere og modeudvidere.
- Udled funktionaliteten af interferometre, gitre og koblede
ringe (S-matrix/koblede egenfunktioner)
- Sammenligne materialeplatforme for ikke-lineær integreret
fotonik
- Forklar funktionaliteten af DFB-lasere, Nonius-tunede lasere,
modulatorer, justerbare spejle og koblere.
- Beregn funktionaliteten af bølgelederkomponenter ved hjælp af
kommercielt software
- Analyser PiN struktur ved hjælp af kommercielt software.
- Optimer layoutet af en komponent eller et kredsløb for en given
funktionalitet.
- Analysere fordele og ulemper ved forskellige
integrationsplatforme og integrationsteknikker til at kombinere
materialer
- Analyser ydeevnen af et fotonisk integreret kredsløb.
- Analyser implikationerne for fremstillingsbegrænsninger
- Design maskelayout til en komponent eller et kredsløb
Kursusindhold
De grundlæggende fotoniske komponenter, der anvendes i fotoniske
integrerede kredsløb (PIC) såsom bølgeledere, splittere, koblere,
resonatorer, bølgelængdeselektive komponenter,
polariseringsafhængige komponenter, forstærkere, lasere og
detektorer, analyseres. De vigtigste integrationsplatforme: InP,
Si, SiO2, Si3N4, GaAs, LiNbO3 og den heterogene silicium fotoniske
integration ved waferfusion eller mikrooverføring af avancerede
materialer er detaljeret beskrevet. Integration ved direkte
epitaksial vækst er også beskrevet. Pakning, industrielt udbudte
fabrikationsprocesser, resultat af fabrikationsfejl, og
komponentoptimering vil også blive dækket.
De fleste forelæsninger vil være baseret på en tidsskriftartikel,
der diskuterer en PIC på en integrationsplatform, gennemgå en
fotonisk komponent i detaljer og have 2 timers øvelse ved hjælp af
forskellige simuleringssoftware. Mode og udbredelsesberegning
udføres med Lumerical software, halvleder pin strukturer ved hjælp
af COMSOL og maske design ved hjælp af python / Nazca.
En stor del af anden halvdel af kurset vil blive afsat til en stor
designopgave for en komponent eller et kredsløb, herunder fuld
3D-simuleringer og maskelayout i en valgt platform.
Litteraturhenvisninger
For bølgelederkomponenter bruges: Principles of Photonic Integrated
Circuits : Materials, Device Physics, Guided Wave Design, af
Richard Osgood Jr. og Xiang Meng (2021) (tilgængelig elektronisk
fra DTUs videncenter). Videnskabelige artikler bliver brugt til at
illustrere forskellige integrationsplatforme.
Sidst opdateret
02. maj, 2024