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  課程顧問-小管家 2022-08-23 13:16:38

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  伊利諾伊大學香檳分校硅光子學課程著重研究了電磁概念在光子集成電路中的實際應用。課程結(jié)合了波導、耦合模式、PIN結(jié)等主要電磁概念的推導，以及這些知識在實際硅光子器件設計中的應用，如用于光通信、生物傳感、量子和神經(jīng)形態(tài)計算的波長濾波器、光開關(guān)、調(diào)制器和光電探測器。同學在進行考前準備時，可以參考以下重點來安排復習內(nèi)容。

  1、基礎(chǔ)知識回顧：光通信(短距離、長距離和數(shù)據(jù)中心通信)。光子集成的經(jīng)濟驅(qū)動力。光波與電介質(zhì)和金屬界面的相互作用。邊界條件，全內(nèi)反射。硅PN結(jié)和PIN結(jié)綜述。結(jié)型二極管靜態(tài)和瞬態(tài)特性。

  2、硅光子學基礎(chǔ)：對稱介質(zhì)波導。不對稱介質(zhì)波導。矩形波導管。集成光子學的計算方法。馬爾卡提利和有效指數(shù)法。傳播矩陣，時域有限差分，本征模展開。硅波導結(jié)構(gòu)的設計和制造。波導損耗，散射，吸收，輻射。絕熱模式轉(zhuǎn)換器。光波導中的色散，群延遲，色散工程。

  3、無源器件：耦合到波導(邊緣，光柵，倏逝耦合，點尺寸轉(zhuǎn)換器)。封裝解決方案和經(jīng)濟/功能/功耗限制。耦合模式理論。耦合光波導。功率分配器。馬赫-曾德爾干涉儀。級聯(lián)MZI光學濾波器。星形耦合器。波分復用。光學環(huán)形諧振器。分插復用器。波導布拉格光柵。極化依賴和管理。波導偏振分離器和旋轉(zhuǎn)器。光學隔離。波長多路復用器品質(zhì)因數(shù)。

  

  4、發(fā)射機有源器件：硅中的電光效應。熱移相器，熱光開關(guān)。載流子誘發(fā)的電光效應。載波注入移相器。PN結(jié)載流子分布，光學相位響應，小信號響應。正向偏置PIN結(jié)可變光衰減器。微環(huán)形調(diào)制器和開關(guān)，小信號響應，環(huán)形調(diào)制器設計。載波刪除移相器。PN結(jié)載流子分布，光學相位響應，小信號響應。反向偏置電光調(diào)制器的行波設計。高級調(diào)制格式的調(diào)制器。發(fā)射器品質(zhì)因數(shù)。

  5、接收器有源器件：鍺光電探測器。制造方法。與硅光子學的III-V集成。集成光電探測器、激光器和放大器。接收器品質(zhì)因數(shù)。

  6、光子系統(tǒng)：短程和遠程光通信光子系統(tǒng)。調(diào)制格式、接收機和發(fā)射機特性、光鏈路預算、BER和損失。數(shù)據(jù)中心光網(wǎng)絡。光學交換。光學開關(guān)。

  7、實際應用：硅光子學在量子計算、神經(jīng)形態(tài)計算和生物傳感中的新興應用。技術(shù)優(yōu)勢和商業(yè)模式的比較。硅光子產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀。

  綜上所述，伊利諾伊大學香檳分校硅光子學考試的目標是評估同學是否掌握了電磁學和導波光學(包括導電磁波)的先進概念，以及基于電光效應的集成波導光電器件(包括無源器件和有源器件)的應用。

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