伊利诺伊大学香槟分校硅光子学考试的重点有哪些？

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  课程顾问-小管家 2022-08-23 13:16:38

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  伊利诺伊大学香槟分校硅光子学课程着重研究了电磁概念在光子集成电路中的实际应用。课程结合了波导、耦合模式、PIN结等主要电磁概念的推导，以及这些知识在实际硅光子器件设计中的应用，如用于光通信、生物传感、量子和神经形态计算的波长滤波器、光开关、调制器和光电探测器。同学在进行考前准备时，可以参考以下重点来安排复习内容。

  1、基础知识回顾：光通信(短距离、长距离和数据中心通信)。光子集成的经济驱动力。光波与电介质和金属界面的相互作用。边界条件，全内反射。硅PN结和PIN结综述。结型二极管静态和瞬态特性。

  2、硅光子学基础：对称介质波导。不对称介质波导。矩形波导管。集成光子学的计算方法。马尔卡提利和有效指数法。传播矩阵，时域有限差分，本征模展开。硅波导结构的设计和制造。波导损耗，散射，吸收，辐射。绝热模式转换器。光波导中的色散，群延迟，色散工程。

  3、无源器件：耦合到波导(边缘，光栅，倏逝耦合，点尺寸转换器)。封装解决方案和经济/功能/功耗限制。耦合模式理论。耦合光波导。功率分配器。马赫-曾德尔干涉仪。级联MZI光学滤波器。星形耦合器。波分复用。光学环形谐振器。分插复用器。波导布拉格光栅。极化依赖和管理。波导偏振分离器和旋转器。光学隔离。波长多路复用器品质因数。

  

  4、发射机有源器件：硅中的电光效应。热移相器，热光开关。载流子诱发的电光效应。载波注入移相器。PN结载流子分布，光学相位响应，小信号响应。正向偏置PIN结可变光衰减器。微环形调制器和开关，小信号响应，环形调制器设计。载波删除移相器。PN结载流子分布，光学相位响应，小信号响应。反向偏置电光调制器的行波设计。高级调制格式的调制器。发射器品质因数。

  5、接收器有源器件：锗光电探测器。制造方法。与硅光子学的III-V集成。集成光电探测器、激光器和放大器。接收器品质因数。

  6、光子系统：短程和远程光通信光子系统。调制格式、接收机和发射机特性、光链路预算、BER和损失。数据中心光网络。光学交换。光学开关。

  7、实际应用：硅光子学在量子计算、神经形态计算和生物传感中的新兴应用。技术优势和商业模式的比较。硅光子产业现状。

  综上所述，伊利诺伊大学香槟分校硅光子学考试的目标是评估同学是否掌握了电磁学和导波光学(包括导电磁波)的先进概念，以及基于电光效应的集成波导光电器件(包括无源器件和有源器件)的应用。

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