34062 Fotonisk integrerede kredsløb

2024/2025

Kursusinformation
Photonic integrated circuits
Engelsk
10
Kandidat
Retningsspecifikt kursus (MSc), Engineering Light
Teknologisk specialisering (MSc), Engineering Light
F3 (tirs 8-12, fre 13-17)
Campus Lyngby
Foredrag, øvelser og computerøvelser. Afsluttes med design projekt.
13-uger
F3B
Mundtlig eksamen og bedømmelse af rapport(er)
Alle hjælpemidler - med adgang til internettet
7-trins skala , ekstern censur
34034
Kresten Yvind , Lyngby Campus, Bygning 345A, Tlf. (+45) 4525 6366 , kryv@dtu.dk
Minhao Pu , Lyngby Campus, Bygning 345A, Tlf. (+45) 4525 6358 , mipu@dtu.dk
Yunhong Ding , Lyngby Campus, Bygning 340, Tlf. (+45) 4525 6587 , yudin@dtu.dk
Elizaveta Semenova , Lyngby Campus, Bygning 345A, Tlf. (+45) 4525 6385 , esem@dtu.dk
34 Institut for Elektroteknologi og Fotonik
I studieplanlæggeren
Dette kursus giver den studerende en mulighed for at lave eller forberede et projekt som kan deltage i DTUs studenterkonference om bæredygtighed, klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på http://www.groendyst.dtu.dk
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