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硅光
本所的片上集成系统研究方向立足于大规模硅基芯片集成技术,开展硅基光子/电子器件及子系统的集成芯片研究,主要由储涛教授以及杨建义教授的两支硅光研究团队进行相关研究。团队近年来主要聚焦光通信、光互连、光传感光计算等方向,重点解决国家对于关键光电子器件及芯片的迫切需求。作为国际上第一批开展该方向研究的团队,该方向汇聚了国内本领域研究的顶尖人才,几十年来先后承担了多项国家科技部973、863、 重点专项、重点基金等国家项目以及华为、中兴通讯等企业合作项目,在光电子器件及系统的理论、设计、制作、封装和测试等方面积累了丰富的研究经验,先后成功研制了100G光收发模块、光陀螺仪、光密集波分芯片、大规模光开关阵列芯片、多路可调光延迟系统、混合集成可调谐激光器、可重构光滤波器、光功率监测器及光路反馈控制系统、新型波长解析器件和带宽可调谐滤波器、基于波导光栅的高性能DWDM滤波器、面向微波光子的光调制/探测器件、微波频率测量及倍频芯片、光电探测器等。其中,多种结构与功能被首次提出,多种器件和多项指标达到世界领先水平。
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Ⅲ-V光电半导体集成片上系统
本所在Ⅲ-V光电半导体领域的研究方向是面向未来10年内的潜在市场需求,开发复合物半导体光子集成电路(PIC)芯片技术,并提供紧凑、低成本、高可靠性的新型芯片解决方案。化合物半导体光子集成技术具有广泛的未来应用前景,已有及潜在的应用领域包括高容量光学数据通信,高速光学采样,超快光学信号处理,光学计量,光学生物传感,太赫兹成像,光谱学和高速太赫兹通信等。光子集成技术通过MOCVD外延生长以及标准化半导体工艺实现片上集成功能。正如历史上硅基VLSI大规集成电路技术采用单片集成的方式实现了各类复杂的电子IC芯片功能那样,通过化合物半导体光子集成技术,我所吉晨教授课题组同样实现了高性能小型化的光子片上系统解决方案。
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MEMS传感及光纤传感
本研究所针对地震勘探、航空航天、高铁、核心装备等国家重要领域的应用需求,一直致力于智能感知微系统相关的高端MEMS传感器、ASIC电路芯片、自生微能源以及系统集成等领域的研究。目前,在利用微纳技术实现感知、认知、微能源的多功能-体化集成的基础上,本所车录锋教授团队为新一代智能感知微系统提供科学基础和技术支撑而研制的高端MEMS传感器已应用于石油勘探、地震烈度测量和微纳卫星等领域。除了MEMS传感,本所也致力于光纤传感的研究。光纤传感技术具有灵敏度高、抗电磁干扰、耐高温、可分布式测量等优点。干涉型光纤陀螺(IFOG )可以用于导航、制导、寻北、钻井测量、隧道盾构定向、机器人、无人驾驶、天线跟踪等广阔领域。在国家863重点项目支持下,本所周柯江教授发明的新型多去偏器单模光纤陀螺已经投入使用,且在国内首次解决零偏稳定性问题,周教授研制的二种双倍灵敏度陀螺的论文也已发表在Opt.Lett上。
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高效发电与信能一体化器件
近年来,随着人工智能、可穿戴设备、航空航天等领域的新兴发展,可随时随地获取环境能源(机械能、风能、太阳能等)的高效发电器件开发成为了新一代科学家的研究热点。对此,我所在新型半导体器件领域取得显著的成果,面向信息社会发展物联网、人工智能时对自驱动能源与高灵敏传感的需求开展了一系列具有代表性的前沿工作。本所林时胜课题组目前建有新型高效发电机、石墨烯太阳能电池、信息传感器件3个实验室,围绕高效光伏器件、新型发电机与高灵敏度信息传感器件展开了系统创新工作,取得了高效石墨烯/半导体异质结太阳能电池、动态肖特基二极管直流发电机、超高探测率二维材料异质结光电探测器件、石墨烯异质结发光二极管、纯净水驱动的石墨烯纳米发电机等重要原创成果。相关器件可以有效收集环境中太阳能、机械能、潮汐能等,作为新一代便携式电子元器件的原位能源供给。相关工作受到国家有关部门重点支持,于CELL子刊,AM、AEM、AFM、Nano Energy、ACS Nano等期刊发表影响因子超过13的论文15篇以上。
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硫基光电子芯片
本所硫基光电子研究方向瞄准新兴光电子材料平台,另辟蹊径,开展颠覆性技术研究,主要由林宏焘研究员课题组进行相关研究,课题组针对中红外传感通信、近零功耗OFPGA、超快全光计算等研究领域,开展应用目标导向的前沿光电子技术研究。近年来,课题组先后承担了国家科技部重点研发计划课题、国家自然科学基金面上项目、重点项目子课题等国家项目以及多家企业合作项目。在国内建立起硫基光电子设计、制备、测试平台。至今在包括Nature Photonics,Light: Science & Applications,Nature Communication等光电子领域重要期刊发表论文40余篇,成果曾分别入选美国光学学会所评2014及2018光学领域年度重要进展。