南邮电子科学与技术专业英语作业(40页).doc

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1、-南邮电子科学与技术专业英语作业-第 40 页电子科学与技术专业英语作业一、 将100个教材中的专业英语词汇翻译成中文1. optoelectronic 光电子的2. photonic 光子的3. chaos 混乱的4. manifestation 显示5. legitimate 合法的6. generator 发电机7. algorithm 运算法则8. stochastic 随机的9. saturation 饱和度10. sequence 数列11. dotty 低能的12. scenario 方案13. encounter 遭遇14. periodic 周期的15. orbit 在轨道上

2、运行16. attractor 吸引17. probe 调查18. demonstration 证明19. algorithm 运算法则20. dipole 偶极子21. snapshot 急射22. constraint 约束23. infrared 红外线24. electromagnetic 物电磁的25. spectrum 光谱26. multipath 多径27. propagation 传播28. severe 严重的29. amplitude 振幅30. fade 衰老31. dispersion 离差32. transceiver 收发器33. ambient 周围的34. p

3、ortable 手提的 35. uninterrupted 不间断的36. robustness 坚固的37. photodiode 光电二极管 38. quantum 量子39. incandescent 白炽的40. fluorescent 荧光的 41. modulate 调制 42. beam 光线43. formulae 公式 44. retina 视网膜 45. cornea 眼角膜46. adequate 足够的 47. hazard 危险48. sufficient 充足 49. inexpensive 便宜50. illumination 照明51. capacitance

4、电容 52. outperform （性能）比好53. synchronization 同步54. redundant 多余的55. adjacent 邻近的56. guard 保护57. bandwidth 带宽 58. artificial 人工的59. denote 指代 60. duration 持续61. likelihood 可能性62. boundary 分界线 63. diversity 多样化 64. orientation 方向65. preamplifier 前置放大器66. transparency 透明度 67. quantization 量化68. insensit

5、iveness 不灵敏性69. verify 核实70. lattice 晶格 71. fabrication 制造 72. saturate 使饱和73. strain 拉紧 74. nucleate 有核的 75. molecule 分子 76. internal 国内的77. onset 攻击 78. intrinsic 固有的79. divergence 分歧 80. membrane 隔膜 81. oscillation 振动82. metamorphic 变形的 83. metropolitan 大城市的 84. bias 斜纹85. emerge 出现86. tandem 串联8

6、7. satellite 卫星88. amorphous 模糊的 89. hydrogen 氢90. coefficient 系数 91. gallium 镓92. arsenide 砷化物93. structural 结构上的94. saturate 浸透95. symmetry 对称 96. coordination 协调97. nevertheless 不过98. dangling bond 悬空键99. thermodynamically 从热力学角度 100. kinetic 活跃的二、 阅读教材，将规定的专业英文内容翻译成中文Page 262.混沌检测 给定一个信号x(t)、检测算

7、法如下：一个形成m-维数延迟向量X(t)=X(t)、X(t-T)X(t -(m-1)t)和时延T，计算相关和C(r)，C(r) 是延迟向量的组数(之间的距离不到r)与总组数的比值。延迟T不是任意的,它是自相关时间信号x(t)的一部分。其次，相关维数定义为C(r)与小r的比值的对数边坡。这是我们假设C(r) 并且进行提取。对于一个真正的随机过程, 由于噪音往往占据所有可用的参数空间,不仅仅限定在一个特定的区域混乱，随着m增加并不表现出饱和。对于一个确定性混沌信号饱和到一个数值，下一个整数比像源于Eq.1的代表非线性递归的最小整数大。应当指出,一些特殊的微分方程（时间连续，离散时间发生在递归方程)

8、一样,也产生混沌信号。图2中表现出相关指数与嵌入维对逻辑序列（不管它的随机行为）产生饱和。就逻辑映射来说，我们有单一递归Eq.1 饱和到一个接近1的数值。图2.从C(r)中取的相关指数。逻辑序列饱和到接近1,而随机噪声无限的线性增长。在几何学上，把所谓的吸引区展示到信号被仅仅测绘信号x (n+1)的值和先前的值x(n)所展开是可能的。该结构工作在简单的一维递归，例如逻辑映射(Eq.1)。对于较复杂的信号，几何结构要依赖于向量X(t),并且当m大于三维空间很难显现出来。在图3简单结构尝试为逻辑映射。图3. 通过绘制x(n + 1)比x(n)显示了逻辑映射吸引区的多点结构。这揭示了有限地区(吸引区

9、)映射到被展开的信号（忽略Fig.1描述的明显的随机行为）。3. 混沌的产生众多的非线性光学场景已经被认为是可以显示出混沌行为的模型,至少有四个情景是可能的。(1) 从流体动力学模型(简单的大气模型视为一种上面被太阳下面被地球加热的流体)推断出一个单模激光方程和洛伦兹方程的近似类比来表明混沌行为是可能的。(2) 混乱可能和一个单一的非线性离散(适时的)递归一起产生,不过至少需要三个时间上连续的微分方程。单模B级激光收两个两个微分方程限制。因此，至少需要三个自由度。波导激光器通常用于单一的纵模或横模操作；通过轻微的修改谐振腔配置来实现多横模发射，就可以观测到混沌。在这种情况下由于当腔长度轻微偏离

10、稳定运行时的长度时，发生两个横模的非线性相互作用。(3) 增加了非线性产生了超过孤子传输所能保持限度的孤子。事实上，这是在将一列AU形式的脉冲和一个幅度A从一个增长到下一个直到传播结束的孤子脉冲抽运到非线性介质中完成的。(4) 通过介质（例如光纤）和泵浦的辐射或散射可以调整非线性。当泵浦水平超过阈值时，就可以观察到混沌。第一种情景导致一个普遍化的单一的非线性递归变成一个复杂的非线性递归。考虑到一个循环腔里的非线性介质产生的电场的相互作用会导致下述复杂的递归式：=1.0+0.9 exp(0.4j-6.0j/(1.0+|) 是n-th通过腔时电场的复包线（如果t是腔的往返时间，是t=nt)时的电场

11、）。这个递归式或示意图基于以下假设：(1) 腔的响应时间远远快于往返时间t。(2) 介质和电场间的非线性相互作用是一个克尔型非线性相互作用（介质折射率随着电场振幅的平方而变化）吸引区产生的递归式图4所示的Ikeda吸引。图4中的实部和虚部，在 Ikeda 示意图（2）给出的圆柱腔内电场的复包线揭示了吸引区的多点的复杂性质。第二个场景已经通过使用一个谐振器的非标准配置，而被应用于波导激光器，以获得多横模操作。从一个设置两种模式稳定共存位置的反射镜出发，腔长的微小变化通过增加横模之间的竞争，来驱动处在混沌状态中的系统。以关联维数的混沌吸引子的决心是关于v = 2.6,从激光器的输出强度行为随时间的

12、变化。光电子学中混沌产生的第三个场景将通过广义非线性薛定谔方程(GNLSE）的使用，来利用我们对孤子的认识，GNLSE含一个可控的非线性： （3）它的控制函数是一个的线性函数，在一般非线性克尔效应案例(介质折射率随电场振幅的平方而变化)中有应用。这是一个平滑函数,初始时呈线性变化，然后随着的变化平稳地趋于饱和。非线性介质由含有一系列形式脉冲的GNLSE来描述，其中为孤子脉冲，A为脉冲振幅，当我们泵浦非线性介质时,电场复包络的递归方程变成:（t，z=0）= （t，z=0）+B（t，z=L） （4）其中L是腔长,n是一条通过腔的途径，B是一个实数，表示影响。(t、z = L)谐振腔输出的反射损耗。

13、每经过一条穿过谐振腔的路径，便补充一个孤子脉冲。当泵浦脉冲振幅A增大到超过截止振幅值时，递归方程(4)变得混乱无序。最后一个场景是受激布里渊散射(SBS),它是光纤中一种很重要的散射现象。SBS源于光纤中一种特殊类型的分布式光反馈，且SBS使输入光线的频率发生正向偏移(斯托克斯发射现象)。单模光纤可用于生成大于给定泵浦阈值条件的SBS。为了引起混沌，可对泵浦和斯托克斯发射的非线性相互作用进行调谐。光纤中的动态不稳定性很强烈,且光强度(在前向、反向散射方向)经历了脉宽调制深度趋近100%的大规模波动。混沌吸引子很容易显示出延迟曲线，如图3，具有一个可变延迟。这表示，一维产生了x(n + K)-x

14、(n)的二维曲线，其中k是不为1的变量，如图3。4.混沌的控制当混沌遭遇到检测或直接产生时(使用高阶泵浦和其他一些大振幅信号)，我们应该作出反应,强制将其转化成一种稳定状态。这对一类中继器尤其有用，该类中继器具有较少的长距离通信，但信噪比可提高，同时需要平稳的信号工作状态。混沌信号的控制基于以下的观察。混沌起源于很多不稳定的周期性轨道的存在，这些轨道在一种典型吸引子上密集分布。换句话说，混沌产生于一种不可能性，这种不可能性是指系统不可能稳定下来形成一种时间间隔足够长的明确的平稳周期状态(与一个单一的特征周期)。相反,系统从给定状态开始，因系统不稳定性而经历了一小段时间间隔后，转变成了另一种状态

15、。相邻周期性状态的高密度使系统更容易从一种状态转变成其他相邻状态。为了控制系统随时间的变化，将其转化成具有一个特定周期的已知状态，需要探测局部动态，并从关于一些可访问参量的局部动态灵敏度来进行估计。通过奥特、Grebogi和约克算法的运用，这项计划可实现。作为一个控制方法的示例，我们来看看池田吸引子。递归拓展公式(2)如下: =+ 0.9= 0 （5）是可控的可访问系统参量。实际上表示在n时刻进入谐振腔的光脉冲的振幅。当它等于1时，系统进入混沌状态，且腔内电场随时间的变化取决于吸引子，如图4。当变化时，系统动态发生变化，且为了特定的价值，系统会进入一个特定的平稳周期性状态或交错的混沌状态。如果

16、保持系统处于特定状态提高了其中一个，那么另一个应该研究对应值（称为a*）附近的局部动态。探索a*附近的局部动态意味着我们至少要能解答下面两个相关问题：（1）什么是最大的a*附近控制参量的可接受微扰，例如系统处在a*的特定状态条件下？（2）驱动系统从任意一个状态转变到a*状态需要多长时间？大量的理论、数值和实验工作(见例如Refs.3和4)已经表明,这种努力是可能的。而且你可以对任何挑选出来的状态进行控制，而不用得先掌握递归方程式的知识。控制方法仅仅基于延时坐标x（t），x（t-T）x（t-m-1T）的运用，正确选择坐标中的T。其值取自输出信号 x（t）的实时测量值。这使得在飞行中控制信号和任意

17、改善系统性能成为可能。最近,同样的想法一直延伸到激光的时空混沌(也称为光学湍流)。假若这样，混沌同时在时间和空间中发生，并将混沌归因于通过局部偶极子励磁光场的衍射的相互作用。当一些控制参量大于临界值时，激光光场经历了从在时空中的正常模式（行波在时空中具有明确的传输频率）转变成紊乱无序模式的过程，如图5。如图5，是一组从一个正常模式（左图）到完全紊乱（右图）的渐变过程的快照，该过程是通过将一个控制参量提高至大于临界值来实现的。该组图也有可能开始于紊乱模式（右图状态），再将系统强制转变回如左图的正常模式。Page 10122.红外连接的分类红外连接有多种构造，根据它们的方向性以及连接是否需要一条视

18、线进行分类，如图1所示。直接连接利用定向发射机和接收机实现功率效率最大化,但是此种连接必须瞄准才能建立一个连接。非定向连接使用的是广角发射机和接收机,消除了指向的需要,因而使它们变得更加方便。可视系统依靠的是发射机和接收机之间不受干扰的一个视线通道,而非可视连接设计增强了连接的健壮性,且易于使用,举个例子，即使一个人站在发送机和接收机之间，这种连接也是可操作的。最好的健壮性和简单使用是通过非定向非可视设计实现的,称为扩散系统。在该方案中，由于光电二极管有全方位的宽视场角度(视场)，接收端是无方向的。因此在发射机与接收机之间不需要定向的视线,光传输对干扰是不敏感的。光源的指向性和光电探测器在非定

19、向性光通信系统中是非常重要的参数。宽视场是建立一个健壮的系统所需要的,。视场可以通过使用扩散镜头或使用一排发光二极管与一排探测器的集合进行扩大。3光学无线通信信道对于使用强度调制的光学无线通信系统,理想的信道模型取决于背景光的强度。在背景光低时,接收信号可以看作是泊松过程，泊松比 ，其中和分别与接收信号的瞬时光功率以及背景光功率成正比。当=0时，就像光纤传输系统一样，通道存在量子局限。然而，如前所述，红外接收器通常工作在高水平的背景光环境中，背景光既可以自然产生，也可以人工产生。根据每秒靠近窗口的光子数, 的典型值介于 和 之间。因此二极管散射噪声可以准确建模为加性高斯白噪声(AWGN)。多径

20、传播的影响,会使空间相干性失真,其具有基带模型的特征。图2显示一个基带线性系统,瞬时输入光功率为x(t),输出电流为y(t)和脉冲响应为h(t)3。瞬时光电流表示为 瞬时光电流 (1)所有背景光源的平均组合功率在光电探测器中产生直流光电流,从而引起一个单功率谱密度的散射噪声:=2q 散射噪声 (2)为了克服由于上述环境光在基带脉冲编码调制接收机中产生的散射噪声，需要的光学信号功率由公式3给出。=Q2q 最小光功率 (3)其中Q=， 是光电二极管电流密度，单位为A/，q是电子电荷，R是光电二极管响应度，单位为A/W，B是比特率，是50%负载脉冲周期信号的形状系数，A是光电二极管的面积，是错误率。

21、为了提高信噪比：（i）增加A，因为信号随着A成比例增加，有效散射噪声随着.增加。由于光电二极管电容也增加，因此信噪比可以在减少接收速度的代价下得到提高；（ii）使用窄带宽红外滤波器取代宽带宽的滤波器。最主要的三种环境光源是太阳光、白炽灯光和荧光灯光，如图3所示。太阳光代表一种未调制的环境光源，其带宽非常宽，最大光谱功率密度落在0.5微米附近，在光电二极管中产生直流光电流。供电源产生的白炽灯光在100HZ处调制，最大功率谱密度在m左右，这种光反应迟缓，很少有高谐波存在。荧光灯光有两种。传统类型由电源频率决定，电子光谱包括数以千万赫兹的谐波。在过去的几年中,推出了新的高效节能荧光灯,这种灯依靠高频

22、电子整流器,开关频率的范围是20-40KHZ。他们的检测电子光谱包含兆赫范围的谐波。因此,在导致散射噪声的同时,荧光光源在接收端也产生了周期性干扰信号。Page 26284.垂直腔面发射激光器 低成本的可发射1.3um波长激光的垂直腔面发射激光器是有市场需求的。现有的基于InP的法布里-伯罗（FP）和分布反馈式（DFB）器件价格相当昂贵。相比较而言，基于GaAs的VCSELs被证实具有较高的可靠性，较低的成本和精湛的参数，如低光束发散，高wall-plug效率与发射波长和阈值电流的高温度稳定性。片上测试和整合，有效降低横向尺寸，横向阵列和波束控制的可能性是有利的。同时，发射850-940 nm

23、的non-eye-safe 波长的基于GaAs的VCSELs，正应用于塑料光纤连接器并运作于低于300m的距离。现有器件的缺陷有利于1.3um的VCSELs代替基于InP的FP、DFB激光器和0.85um的GaAS VCSELs。VCSELs的一个额外的优势是可能垂直整合一种波长调制器件(如啁啾补偿)，强度调制器和探测器,这对于波分复用(WDM)的先进应用是非常重要的。VCSELs有一个重要的配对腔，这个配对腔加强了选择性探测器允许密集波分复用技术提高(DWDM)、使用电子波长可调谐VCSEL的数据传输连接和快速数据传输。波长的电子(electrooptic)和膜调整可用于密集波分复用和波分复

24、用(WDM)(CWDM)。光纤的发展不含水吸收峰（介于1.31.55微米范围）,这进一步扩展了密集波分复用的范围和潜在的密集波分复用和CWDM应用的合并,。图4为1.0微米QD-lase r的张弛振荡频率和功率的关系图。 = 10.2，图a为8.2 GHz，210和293 K时的张弛振荡频率；图b为1.3微米QD-laser在300 K 时的截止频率。低成本、长波长的VCSELs及相关垂直腔装置的主要问题是缺乏足够的本地DFB。基于与InP晶格匹配层的分布布拉格反射镜具有小的折射率差异和极低的导热系数。一个周期为50或更大周期的InGaAs-P /InP布拉格镜需要达到激发所需的反射率 (R

25、= 0.99)。GaAs / AlGaAs布拉格反射镜与基于InP的有源区的结合可能解决这个问题,但它代表了一个非常复杂的技术,并且大规模化生产将是昂贵的。其他近期方法(采用顶尖变质AlAs-GaAs的DFB,或者使用基于AlGaAsSb的、InP结构的分布布拉格反射镜)不解决可靠性和成本效益问题,并且只可能在发明出基于GaAs的定向技术之前具有竞争力。图5为发射波长为1.3 um基于GaAs的QD VCSEL的CW型L-I-V曲线。在25 摄氏度时装置具有最高 (64%)的微分效率。我们介绍了第一个运作于1.3微米的GaAs VCSEL 16,31,32。微腔被(p)和(n)环绕层(小于吗?

26、 -thick),其次为1 ? -thick(p)和(n)砷化镓电流分散/腔内接触间隔层掺杂。腔内接触的方法被使用。垫层之后为交替式 DFB和1/4波长厚的砷化镓层。DBR的层,以及那些光学腔周围的,被选择性地氧化以形成Al(Ga)O。QD都集中与一个波长厚的光学微腔中,其边缘掺杂为。微腔的边缘由构成（x线性地从0.02增到0.98）。图5显示在不同的热沉温度下，一个QD VCSEL的连续光波功率-电流-电压(L-I-V)特性。阈值电流为1.2mA，这个电流不随温度的升高而变化。QD LED测试结构的电发冷光的测量,表明了激光通过QD的基态转换来产生。最大的微分效率为64%。发射波长在1.3微

27、米附近(1.28 - -1.306微米)，具体与晶圆片上的特定位置有关。晶圆片上阈值电流在 10%左右波动。我们发现了阈值电流被证明对亚微米级的孔径尺寸的依赖很微弱,而导致激光发射产生“蓝移”的光子约束效应变得越来越严重。在35摄氏度下，超过700小时的寿命测试发现器件的性能不发生变化。5.量子点放大器 基于量子点的放大器在常温段的松弛时间小于50fs，增益恢复时间短如140fs，但比量子阱放大器的大得多，这说明了量子点放大器作为一个全新的仪器成为可能，在商业领域尤其在大都市的区域网络中显得格外重要。图6为量子点中和体仪器中的相移变化对比在图6中我们显示了在InP衬底的体仪器的最大可实现的小信

28、号增益13dB和量子点20mA的增益动态范围的对比。体仪器显示了在1ps量级的纯电子加热恢复时间。而量子点仪器的动态范围是它的7倍。不同偏置电流的比较显示了自由电子的吸收发热现象在量子点仪器明显比体仪器的有显著消减。Page 35383. 非晶硅太阳能电池结构图3.1 非晶硅单结太阳能电池的结构原理图常见的非晶硅太阳能电池设计图如图3.1中所示。它由5层垫在通常是玻璃的衬底上，也可以被垫在Ag和Al，不锈钢或塑料上。首先一个透明导电氧化层厚膜沉淀在玻璃衬底上。第二个薄膜是掺硼的非晶硅用来做一个p型的半导体。在其上在垫上本征非晶硅。第四层是n型硅和掺磷的非晶硅。第五层是金属电极盖子，由Ag或Al

29、或两个的混合物组成。非晶硅太阳能电池的每层结构如下描述。3.1 TCO 层TCO层起到了电池电极的作用，还有就是允许最大太阳能辐射传输到p层中。所以一个理想TCO应具有优化的光电性能。理论上，它应具有很强的导电性，低串联电阻，并具有高的透明度，越小得吸收损失越好，因为任何TCO损失的光吸收不会转换为电。它也应尽量减少太阳能辐射反射在玻璃和TCO之间和TCO和p层之间交界层带来的反射损失。一个合适的TCO折射率可以减小在两面的折射损失。TCO应做成一个和p层欧姆接触以减小电极的电阻。有一些材料已经成功被制成了TCO。一个非常好的选择是铟锑氧化物，但其他诸如掺氟氧化锑，掺铝或硼的氧化锌，掺氟氧化钛

30、也可以使用。TCO平面可以是光滑的平面也可以是掺杂质的凹凸不平的。通常前者是非结晶的薄膜，而后者是一个微型水晶晶体结构。一个ITO层可以通过在真空中热蒸发进行渗透。实际操作中是射频喷射的。3.2 p层这个层有掺硼的非晶硅组成。对于一个高效的太阳能电池。P层猜想是非吸收的，正是由于这个目的这个层的材质有一个大的能量禁带而且这个层必须薄。这也是为什么p层有时被称为电池的窗口。为了能展开光能量禁带带宽，我们通常需要将碳和非晶硅合金来形成a-SiC:H。碳增加了禁带带宽，使层更加的透明。一个经常用到的沉淀非晶硅方法是发光放电法。对沉淀p层来说，硅烷和甲烷和乙硼烷在一个真空室内通过射频放电，并压强在13

31、-133Pa下混合而成。3.3 i-层就光电压性能来说， i层是非晶硅太阳能电池最重要的部分。正是因为这个层使太阳能光子被吸收来产生电荷对从而产生电流。所以这个层应该有着最大可吸收太阳能辐射。通过氢气和硅烷在射频放电中混合后形成此层的沉淀。为了达到最大程度的吸收，这个层通常比其它层要厚。对太阳能电池基于本征层的厚度改变的性能优化我们会在后面进行详细讨论。3.4 n-层N层是非晶硅太阳电池的底层，它掺杂了磷。这层和P层连接主要用来建立内建电场，N层另一个功能是传输i层未吸收的光子到后面的金属层，从而被反射会i层。为了这目的，N层应该吸收最少的光子，因此不应该太厚。通常，N层由微晶硅组成以保证高迁

32、移率和低光吸收。3.5 后金属接触金属层沉积，当沉积在N层，就作为背极，也作为i层的未吸收的光子的反射镜。通常将Al和Ag作为后金属电极材料。Al比较便宜，但反射率比Ag低。但是，Ag容易氧化，相对来说不稳定。因此常采用Ag/Al合并层而使Ag保证高反射率，Al保证Ag免受氧化。金属电极采用热蒸发或者真空中溅射的方式沉积。4非晶硅太阳电池的制作原则在运输导电氧化物上面的入射光子传输到被吸收的P，i，N层，一个被吸收的光子携带的能力至少和带隙能量一样时可以激发一个电子从价带跃迁到导带，同时产生一对自由电子对。在N层和P层产生的载流子对电池的光伏现象没有贡献。然而，有光子产生的电荷载体在i层被吸收

33、，在N层和P层建立的内建电场作用下向不同方向运动，在各自的电极处聚集，空穴到达P端，电子到达N端。由此，一个太阳电池，在照明时接上地，即可供电。N层和P层应该相对重掺杂，从而接近P层价带的费米能级和N层导带的费米能级。这提供了载流子的高浓度，并保证了高的开路电压（）。当P层和N层重掺杂，他们为光生载流子包含了复合中心，这意味着P层和N层的光生载流子重新复合，使得这些层不表现光伏特性。他们主要作为电力负荷，减少在i层被吸收的光子数目。定义太阳电池光伏特性最重要的参数是转换效率，即电输出功率比光输入功率。由于输出功率与负载相关，最大输出功率点通常用来表征转换效率。这个效率也与照明光的光谱强度有关。

34、然而根据标准实验室参数，在归一化强度100mW/下，太阳辐射流在AM1.0-AM1.5之间。空气混乱度m定义为辐射在空气中的路径长度相对于统一海平面下的垂直路径。，z表示顶角（垂线与光线方向所成的角度）图4.1是典型的在光照条件下非晶硅太阳电池电流-电压关系图像。这图像通过以下几个外部参数来表征：1） 短路电流，是在V=0是的电流。由于电流I是电池表面的电流。为计算电池的效率用短路电流强度，表示每单位电流：，用负号是因为太阳电池的I-V图像落在第四象限。2） 开路电压，是在J=0时的电流。3） 最大功率点，在I-V曲线上的最大功率，和都各自对应时的I和V。电池的F因素，,而转换效率，表示电池表

35、面的光输入功率。Page 65677. VLSI（超大规模集成电路）纳米级光子晶体分离设备为了实现VLSI光路，我们用光子晶体来设计一些纳米级光器件，例如能量分离设备和波长分离设备。我们采用适用于微米级定向耦合器的时域有限差分（FDTD）法，发现对光子晶体也很适用。我们称两维光子晶体上的定向耦合器为“劈尖的棒状”结构，并且发现对于高密度VLSI纳米光路来说，这种结构比其他结构好很多，比如Y结点型。Y分支能量分离器的性能受输出端口弯曲损耗的影响。我们所用的光子晶体结构是GaAs中空气孔的三角形阵列。时域有限差分法计算结果表明，在相对大带宽时每个输出能达到4647%的透光率。Fig.5 用时域有限

36、差分法计算（a）传统的Y分支能量分离器和（b）的场剖面。图5显示了光波通过（a）Y结点和（b）中我们研究的“劈尖的棒状”定向耦合器计算出来的场剖面。详细结构和能量分离机制在之前报告中已经描述过。我们也用两维光子晶体设计了一个类多模干扰结构，并发现它对不同方向的波长分离尤其有效。我们用蚀刻在介电基片上的空气孔的三角形晶格结构，用弯曲在两维光子晶体中的波导设计带通滤波器。我们也可以用微米级波导模式调整的方法来检查微米级和纳米级间的光波导耦合效率。8. VLSI（超大规模集成电路）纳米级电浆设备使用电浆波或表面等离子激元通过介电材料和金属带波导的交界面，这也被认为是可能达到微米/纳米级光器件的条件实

37、现VLSI光路。在我们的研究中，带状波导是由20nm厚、5um宽的金块（由深紫外光刻制成）夹在12um厚硅片聚合物自旋涂层。表面等离子激元模式在1.521.58um通信波长内是通过计划控制由端射式耦合方法激励的。单模光纤和金属波导的导向特性可以检测。金属波导的传播损耗大约是19dB/cm，与光纤的耦合损失大约为每个平面1.8dB。我们设计制造包含嵌在聚合物中的金属带波导的垂直定向耦合器。然后，我们比较垂直和后端定向耦合器的耦合特性。含20nm厚、5um宽的金块的垂直定向耦合器的耦合长度估计有2601m，与计算值相当吻合。器件有着约28dB的高损耗。垂直定向耦合器的两个金属波导的间距为4.2um

38、。硅片有100nm厚。金属波导的上下校准误差在数量级以下。在输入/输出端包含有着200um的分离臂的垂直定向耦合器总长有9mm。我们用不同交互酌长度的垂直定向耦合器的阵列来测量不同交互酌长度下的耦合效率。交互酌长度范围100500um，每隔10um取值。1.55um波长时，直接和通过耦合臂的传输通过光子晶体光纤测量。我们发现，金属带间距4.2um、交互酌长度260um时，功率传输损耗有28dB这么多。经测量，总的插入损耗有24dB，垂直定向耦合器结构引入的附加损耗有3dB。9光学电路板的组装为了组装光学印制电路板，包含50x50微壳和250um沥青的1x12聚合物波导阵列要用内置45的紫外线滤

39、光镜制造。垂直腔面发射激光器和光电二极管的阵列是线或倒装式芯片接合到硅器件的，用来光输入/输出互连。直径大约500um的铟焊接球间隔装置用来连接垂直腔面发射激光器和光电二极管与电学印制电路板。45镜负责光源到波导以及波导和检测器间的垂直连接。垂直腔面发射激光器出来的光波束被90反射，然后耦合进光学印制电路板中的波导。光波传过波导，接着又通过45镜被反射进检测器。从波导的一端到另一端的总长度是70mm，850mm处波导的折射率为1.475。为了描绘耦合损失的特性，我们将光发送机和有45镜的波导放在一起再测量。设从垂直腔面发射激光器发射出的光功率为2mW，通过波导后的光纤接收光功率减少了4.9dB

40、，总损耗，包括传输损耗和光发送机与波导间的耦合损耗，有7.9dB。用眼图可以测量出每个通道的传输速度，最高为10Gb/s。10.概括与总结我们研究了微米/纳米级光器件的设计、制造和集成，以及光学印制电路板的光波导阵列和超大规模集成电路的光学应用。光学印制电路板是为了在平面模板或基底上执行传输、转换、布线和分布光信号的功能，用类似于光学印制电路板的方法，这种方法用电信号执行类似的功能。我们设计了微米级波导电路或阵列，用热或紫外仪器来制造它们。我们用聚合物材料制造阵列波导器件。我们用近场扫描光学显微镜来分析微米/纳米级光器件功能和结构。我们也检验波导表面粗糙度对波导传输特性的影响。我们展示在研究波导器件的微型化和集成缩放规则时的计算和仿真结果，用来作为设计VLSI波导电路的指导。对纳米级VLSI光集成电路应用，我们用光子晶体器件和离子器件。我们用允许高度集成的定向耦合器来设计光子晶体功率分配器。我们也用光子晶体设计波长分配器和滤波器。用离子结构我们制造垂直耦合的定向耦合器，并检验VLSI光路的可行性。P71-752编解码分析与硬件软件划分我们工程的目标是设计一个适合于QCIF(176*144像素)视频直到30HZ的真实时间过程的低功率低复杂性结构的单片H.263/MPEG-4视频编解码系统。能达到的最