Modeling and design of high density photonic integrated cricuits

高密度光子集成电路的建模与设计

基本信息

  • 批准号:
    89687-2006
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.07万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2008-01-01 至 2009-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Photonic integrated circuits (ICs), first envisaged by Dr. S. E. Miller at Bell Laboratories in early 70s, have a long history but few applications. In reality, most optical systems are still built on  discrete photonic devices made of different materials by different processes. The photonic ICs are pale in terms of the density and complexity in comparison with the electronic counterpart and suffer from  compromised performance and poor yield. One of the fundamental issues in the convetional photonic ICs is the weak confinement of the optical field in  waveguiding and resonant structures with weak index contrast/variation. As such, high-density integration and strong interaction between light and media become extremely difficult. The integration and interaction are essential for realizing advanced optical signal processing functions for different applications. Therefore, the abilities to confine and manipulate optical fields on chip and to couple lights into and from chip are the key enablers for realizing robust, complex photonic ICs. The proposed research will investigate and develop high-density photonic devices and integrated circuits to perform advanced optical signal processing functions. These high-density photonic devices and ICs differ from the currently popular photonic crystal (PC) structures in the sense that the confinement, guidance and resonance of the optical fields are not due to the periodic index variation (i.e., the ``crystal effects''), but to the strong index contrast (i.e., the ``defect effects''). First of all, the research will devote substantial effort for development of efficient and accurate theoretical models and numerical techniques for simulation of the vectorial properties of the light and its strong interaction with media. In this respect, most of the existing models and simulation techniques are not sufficient;  new and improved models and algorithms need to be proposed and implemented. Secondly, basic waveguiding and resonanting structures will be examined based on consideration for absorption and scattering losses, ease of fabrication and characterization, etc. By using structures of large index contrast, we will be able to confine and manipulate light on chip by shrinking the feature size of the optical devices by a few orders of magnitude. Several strong confinement structures, e.g., the silicon wire, the deeply etched InP ridge waveguide, and the micro-ring resonator, etc., have been proposed and demonstrated. A major focus of the research is to investigate and develop novel circuit architectures to connect these waveguide and resonant elements to form complex photonic ICs. Further, we will develop efficient and accurate modeling and simulation tools for investigation of coupling between the PIC and off-chip elements. Efficient and robust mechanisms for coupling in and out of the chips will be examined. Finally, we will investigated ways for control and manipulate lights. Electrical, thermal and nonlinear effects pertinent to the materials used will be studied. The research will link closely with the on-going research in the areas of integrated optical transceivers, all optical regenerators etc. Strong collaboration with researchers at McMaster and external industrial and academic institutions will be sought and strengthened, especially in the experimental aspects to complement the expertise of the applicant. The research, if successful, will shed lights on some of the salient features of the high-density photonic ICs and advance the state-of-the-art PIC technologies towards practical applications. Several Ph.D students and PDFs will be exposed and trained in this emerging technology with good knowledge and experience on modeling, design as well as perhaps fabrication and characterizations of these PICs for different applications.
光子集成电路(ICs)最早由贝尔实验室的S. E. Miller博士于70年代初设想,具有悠久的历史,但应用很少。在现实中,大多数光学系统仍然建立在由不同材料通过不同工艺制成的离散光子器件上。与电子器件相比,光子集成电路在密度和复杂性方面都相形见绌,并且受到性能和成品率的影响。传统光子集成电路的一个基本问题是在具有弱折射率对比/变化的波导和谐振结构中光场的弱约束。因此,光与媒介之间的高密度融合和强相互作用变得极其困难。集成和交互是实现先进的光信号处理功能的必要条件。因此,限制和操纵芯片上的光场以及耦合进出芯片的光的能力是实现鲁棒、复杂光子集成电路的关键因素。该研究将研究和开发高密度光子器件和集成电路,以执行先进的光信号处理功能。这些高密度光子器件和集成电路与目前流行的光子晶体(PC)结构的不同之处在于,光场的约束、引导和共振不是由于周期性的折射率变化(即“晶体效应”),而是由于强折射率反差(即“缺陷效应”)。首先,研究将投入大量的精力来开发有效和准确的理论模型和数值技术来模拟光的矢量特性及其与介质的强相互作用。在这方面,大多数现有的模型和模拟技术是不够的;需要提出和实施新的和改进的模型和算法。其次,基于吸收和散射损失、易于制造和表征等因素,将对基本波导和谐振结构进行研究。通过使用大折射率对比度的结构,我们将能够通过将光学器件的特征尺寸缩小几个数量级来限制和操纵芯片上的光。提出并演示了几种强约束结构,如硅线、深蚀刻InP脊波导和微环谐振器等。研究的一个主要焦点是研究和开发新的电路架构,以连接这些波导和谐振元件,形成复杂的光子集成电路。此外,我们将开发高效和准确的建模和仿真工具来研究PIC和片外元件之间的耦合。将研究芯片内外耦合的有效和稳健机制。最后,我们将研究控制和操纵光的方法。将研究与所用材料相关的电、热和非线性效应。该研究将与集成光收发器、全光再生器等领域正在进行的研究密切相关。将寻求并加强与麦克马斯特大学以及外部工业和学术机构的研究人员的紧密合作,特别是在实验方面,以补充申请人的专业知识。这项研究如果成功,将揭示高密度光子集成电路的一些显著特征,并将最先进的PIC技术推向实际应用。一些博士生和pdf将接触和培训这一新兴技术,具有良好的建模,设计以及制造和表征这些pic用于不同应用的知识和经验。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Huang, WeiPing其他文献

Huang, WeiPing的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Huang, WeiPing', 18)}}的其他基金

Modeling and simulation of large scale, high-density photonic integrated circuits.
大规模、高密度光子集成电路的建模和仿真。
  • 批准号:
    89687-2013
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 4.07万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Modeling and design of high density photonic integrated cricuits
高密度光子集成电路的建模与设计
  • 批准号:
    89687-2006
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 4.07万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Enabling optoelectronic technologies for optical access applications
为光接入应用提供光电技术
  • 批准号:
    350657-2007
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 4.07万
  • 项目类别:
    Strategic Projects - Group
Modeling and design of high density photonic integrated cricuits
高密度光子集成电路的建模与设计
  • 批准号:
    89687-2006
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 4.07万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Enabling optoelectronic technologies for optical access applications
为光接入应用提供光电技术
  • 批准号:
    350657-2007
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 4.07万
  • 项目类别:
    Strategic Projects - Group
Enabling optoelectronic technologies for optical access applications
为光接入应用提供光电技术
  • 批准号:
    350657-2007
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 4.07万
  • 项目类别:
    Strategic Projects - Group
Modeling and design of high density photonic integrated cricuits
高密度光子集成电路的建模与设计
  • 批准号:
    89687-2006
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 4.07万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Modeling and design of high density photonic integrated cricuits
高密度光子集成电路的建模与设计
  • 批准号:
    89687-2006
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 4.07万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Advanced semiconductor optical amplifiers for communication systems & networks
用于通信系统的先进半导体光放大器
  • 批准号:
    89687-2002
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    $ 4.07万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Advanced semiconductor optical amplifiers for communication systems & networks
用于通信系统的先进半导体光放大器
  • 批准号:
    89687-2002
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 4.07万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual

相似国自然基金

Applications of AI in Market Design
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    万元
  • 项目类别:
    外国青年学者研 究基金项目
基于“Design-Build-Test”循环策略的新型紫色杆菌素组合生物合成研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
在噪声和约束条件下的unitary design的理论研究
  • 批准号:
    12147123
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    18 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
基于贝叶斯网络可靠度演进模型的城市雨水管网整体优化设计理论研究
  • 批准号:
    51008191
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
协同中继系统跨层资源分配与优化调度的理论及方法
  • 批准号:
    60972070
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    33.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
新型M4受体选择性拮抗剂的研究
  • 批准号:
    30973615
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    32.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
多跳无线 MESH 网络中 QoS 保障算法的研究设计和性能分析
  • 批准号:
    60902041
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
下一代无线通信系统自适应调制技术及跨层设计研究
  • 批准号:
    60802033
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    16.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
最优证券设计及完善中国资本市场的路径选择
  • 批准号:
    70873012
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    27.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
无重复析因设计的散度效应分析
  • 批准号:
    10626037
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    3.0 万元
  • 项目类别:
    数学天元基金项目

相似海外基金

Modeling Dynamic Immune Cell Modulation in a 3-D Tissue Engineered Platform to Enhance Patient-specific Immunotherapy for Lung Cancer
在 3D 组织工程平台中模拟动态免疫细胞调节,以增强肺癌患者特异性免疫治疗
  • 批准号:
    10518637
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 4.07万
  • 项目类别:
Modeling Dynamic Immune Cell Modulation in a 3-D Tissue Engineered Platform to Enhance Patient-specific Immunotherapy for Lung Cancer
在 3D 组织工程平台中模拟动态免疫细胞调节,以增强肺癌患者特异性免疫治疗
  • 批准号:
    10672244
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 4.07万
  • 项目类别:
Decoding Hippocampal-Parietal contributions to spatial navigation in a mouse modeling Tau and AB aggregation features of Alzheimer's Disease
解码海马顶叶对阿尔茨海默病 Tau 和 AB 聚集特征建模小鼠空间导航的贡献
  • 批准号:
    10707032
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 4.07万
  • 项目类别:
Decoding Hippocampal-Parietal contributions to spatial navigation in a mouse modeling Tau and AB aggregation features of Alzheimer's Disease
解码海马顶叶对阿尔茨海默病 Tau 和 AB 聚集特征建模小鼠空间导航的贡献
  • 批准号:
    10537553
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 4.07万
  • 项目类别:
Non-Invasive Determination of Bone Quality Markers by Monte Carlo Modeling and Optical Spectroscopy
通过蒙特卡罗建模和光学光谱法非侵入性测定骨质量标志物
  • 批准号:
    10391689
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 4.07万
  • 项目类别:
A Bioengineering Approach to Develop a Laminar 3D Cerebellar Neuronal Circuit for Modeling Human Cerebellum
开发用于模拟人类小脑的层状 3D 小脑神经元回路的生物工程方法
  • 批准号:
    10444198
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 4.07万
  • 项目类别:
A Bioengineering Approach to Develop a Laminar 3D Cerebellar Neuronal Circuit for Modeling Human Cerebellum
开发用于模拟人类小脑的层状 3D 小脑神经元回路的生物工程方法
  • 批准号:
    10604377
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 4.07万
  • 项目类别:
General Linear Modeling For Magnetic Resonance Spectroscopy
磁共振波谱学的一般线性建模
  • 批准号:
    10509724
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 4.07万
  • 项目类别:
Non-Invasive Determination of Bone Quality Markers by Monte Carlo Modeling and Optical Spectroscopy
通过蒙特卡罗建模和光学光谱法非侵入性测定骨质量标志物
  • 批准号:
    10652971
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 4.07万
  • 项目类别:
General Linear Modeling For Magnetic Resonance Spectroscopy
磁共振波谱学的一般线性建模
  • 批准号:
    10659037
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 4.07万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了