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硅基光电子集成传感器-CMOS兼容的光学传感芯片.docx
资料介绍
硅基光电子集成传感器：CMOS兼容的光学传感芯片
一、引言
硅基光电子集成传感器利用CMOS兼容工艺在硅基底上制造光波导、调制器、探测器和电子电路，将光学传感系统集成在单一芯片上。硅基光电子传感器具有尺寸小、功耗低、成本低和可大规模生产的优势，在生物医学诊断、环境监测和通信传感中具有广阔的应用前景。2026年，加州理工学院在可见光波段成功制备出光纤水平的低损耗硅晶圆光导，波导表面达到原子级平整，在可见光波段性能较氮化硅现有纪录提升约20倍。
二、硅基光波导技术
硅波导利用硅（折射率3.48）和二氧化硅（折射率1.44）的大折射率差，将光限制在亚微米尺寸的波导中传输。硅波导的弯曲半径可小至5微米，实现了超高密度的光子集成。氮化硅波导具有更低的传播损耗和更宽的透明窗口，在可见光和近红外波段具有优势。
锗硅酸盐玻璃波导是加州理工团队实现光纤水平低损耗的关键突破。通过将锗硅酸盐玻璃以光刻工艺制备在硅晶圆上，再经过低温退火工艺使波导表面达到原子级平整，在可见光波段实现光纤水平的超低损耗。
三、集成传感器组件
微环谐振器传感器在硅基平台上集成微环，通过检测谐振波长的偏移实现高灵敏度检测。MZI传感器在硅基平台上集成MZI结构，通过干涉相位检测实现高精度测量。光栅耦合器实现光纤与芯片之间的高效光耦合，降低耦合损耗。
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| 1213-硅基光电子集成传感器-CMOS兼容的光学传感芯片.docx | 37K |
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