近日，由第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CASA）、國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CSA）聯(lián)合主辦，北京麥肯橋新材料生產(chǎn)力促進中心有限公司與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)網(wǎng)共同承辦的第七屆國際第三代半導(dǎo)體論壇暨第十八屆中國國際半導(dǎo)體照明論壇（IFWS & SSLCHINA 2021）在深圳會展中心舉行。期間，“IFWS& SSLCHINA 2021：光通信與感知技術(shù)分會“論壇上，丹麥技術(shù)大學(xué)光子工程系副教授歐海燕，天津工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院常務(wù)副院長、教授趙麗霞，華南理工大學(xué)教授李國強，中國電科十三所基礎(chǔ)研究部主任、中電科青科協(xié)副會長、國際電工委員會（IEC）專家房玉龍，南昌大學(xué)副教授余禮蘇，復(fù)旦大學(xué)袁澤興等精英專家學(xué)者們帶來了精彩報告，分享前沿研究成果。

 

碳化硅（SiC），作為一種寬禁帶半導(dǎo)體材料，擁有獨特的物理特性。這些獨特性質(zhì)使其器件擁有第一代和第二代半導(dǎo)體材料如硅和砷化鎵無法比擬的優(yōu)越性，于是對社會產(chǎn)生深遠影響。比如，受益于碳化硅材料的高電子擊穿電壓，高的電子飽和速率，寬禁帶，高熱導(dǎo)率等特性，碳化硅電力電子器件比硅器件性能更佳和能耗更低。

會上，丹麥技術(shù)大學(xué)光子工程系副教授歐海燕分享了“碳化硅，一種新型的集成光子和量子集成光子平臺”視頻報告。報告中介紹，碳化硅擁有優(yōu)異的光學(xué)特性，如高的二階和三階非線性。利用已經(jīng)開發(fā)好的材料生長和器件制備技術(shù)的杠桿效應(yīng)，碳化硅正成為一種新型的集成光子（PIC）平臺。不同晶型（6H，4H，3C和非晶）的碳化硅波導(dǎo)的損耗已降至幾個dB/cm，對應(yīng)的微腔(光子晶體，微環(huán)，微盤)的品質(zhì)因子也已達百萬量級。強的光學(xué)束縛及高品質(zhì)因子的光學(xué)腔使利用實驗室常規(guī)設(shè)備來研究碳化硅的非線性成為可能。比如，四波混頻實驗只需幾十毫瓦的激光泵浦便可觀測到。這些非線性研究是實現(xiàn)高級器件如頻率轉(zhuǎn)換器和光學(xué)頻梳等的理論基礎(chǔ)。

 

同時，碳化硅體材料內(nèi)色心（colorcenter）的研究由來已久。對比金剛石內(nèi)的色心和三五族的量子點，其顯示出許多優(yōu)越性:有些碳化硅色心的發(fā)光波長在通信波導(dǎo)，直接可以利用現(xiàn)有的光通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)量子通信; 有些色心有很長的電子自旋相干時間，可以用來實現(xiàn)量子存儲器。基于色心的單光子源和量子存儲器都是構(gòu)建量子集成光子平臺的關(guān)鍵基礎(chǔ)器件。有些色心可以在室溫下工作，能真正讓量子技術(shù)走出實驗室，得到廣泛應(yīng)用。對碳化硅內(nèi)色心的研究及碳化硅波導(dǎo)的研究迎來了歷史的結(jié)合點，也就是將色心集成到高品質(zhì)的光學(xué)腔。這個結(jié)合預(yù)示著產(chǎn)生影響深遠的科技成果。作為碳化硅在光學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的先行者，報告詳細介紹了碳化硅納米光子學(xué)和色心研究的現(xiàn)狀，預(yù)測其在集成光子學(xué)和量子集成光子學(xué)的前景，并分析存在的挑戰(zhàn)。

南昌大學(xué)副教授余禮蘇分享了“網(wǎng)絡(luò)融合架構(gòu)下的可見光通信感知一體化技術(shù)進展及驗證”主題報告。他在報告中指出，未來的網(wǎng)絡(luò)將采用全頻譜通信，實現(xiàn)各頻段的動態(tài)互補，從而優(yōu)化整個網(wǎng)絡(luò)的整體服務(wù)質(zhì)量。可見光通信具有豐富且未使用的頻譜帶寬，可以提供更大的容量和更高的速度，從而有效增強和補充了下一代通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能。依托現(xiàn)有的大量光纖到戶基礎(chǔ)設(shè)施資源，在有線加無線的網(wǎng)絡(luò)融合架構(gòu)下，利用可見光通信感知一體化技術(shù)可以為用戶提供更加智能、更加快捷的智能家居服務(wù)。

天津工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院常務(wù)副院長、教授趙麗霞分享了“面向光通信及集成的新型GaN基光電器件”主題報告。

復(fù)旦大學(xué)袁澤興分享了“基于玻璃封裝高穩(wěn)定鈣鈦礦納米晶色轉(zhuǎn)換材料的高速水下無線光通信”主題報告。水下無線光通信(UWOC)是實現(xiàn)水下傳感、海底通信和水陸通信的重要技術(shù)之一。在系統(tǒng)內(nèi)部，發(fā)射效率高、復(fù)合速率快、光衰小的發(fā)射機對UWOC的傳輸距離和數(shù)據(jù)速率起著決定性的作用。直接調(diào)制激光二極管 (LD) 是最常用的 UWOC 光源之一，因為它們能夠產(chǎn)生具有高調(diào)制帶寬的光信號，但通常只產(chǎn)生單色光。波長為 450-550 nm 的光在水中的衰減最低。藍光在純水中的吸收系數(shù)最低，而在某些現(xiàn)實水域中，綠光可以達到較低的吸收。因此，對于不同的水下環(huán)境，如果能夠快速實現(xiàn)用于傳輸信號的光的顏色轉(zhuǎn)換，對UWOC將更加有利。鹵化鉛鈣鈦礦納米晶體 (NCs)（CsPbBr3、MAPbBr3）已被證明具有高色純度、短發(fā)射壽命和出色的發(fā)光效率。如果可以進一步解決它們較差的穩(wěn)定性，它們將成為 UWOC 中顏色轉(zhuǎn)換的獨特候選者。

 

在這項工作中，利用具有超高穩(wěn)定性和高光學(xué)帶寬的全無機非晶玻璃（CsPbBr3 NCs-玻璃）中的綠色發(fā)光 CsPbBr3 納米晶體來實現(xiàn)顏色可切換的 UWOC。玻璃基體的大折射率提高了 CsPbBr3 NCs 的輻射躍遷率（衰減時間 3.22 ns），實現(xiàn)了 180 MHz 的 -3dB 光學(xué)帶寬。此外，我們構(gòu)建了一個具有 450 nm LD 的 UWOC 系統(tǒng)來泵送 CsPbBr3 NCs-玻璃和一個長度為 15 cm 的水箱來模擬水下通道。來自 LD 泵浦 CsPbBr3 NCs 玻璃的綠光被帶有 495 nm 長通濾光片的高靈敏度 APD 捕獲以去除藍光。可實現(xiàn)的最高數(shù)據(jù)速率為 185 Mbps，實測 BER 為 2.32 × 10-3，低于前向糾錯 (FEC) 限制 3.8 × 10-3。隨著以 180 Mbps 的數(shù)據(jù)速率連續(xù)延長運行時間，BER 表現(xiàn)出微弱的波動，并且始終在 24 小時內(nèi)滿足 FEC 標準。我們相信 CsPbBr3 NCs-玻璃由于其優(yōu)異的光學(xué)性能和穩(wěn)定性，在光通信和照明方面具有巨大的潛力。

華南理工大學(xué)教授李國強分享了“可見光通信系統(tǒng)中核心元器件研究”主題報告。他在報告中介紹，目前可見光通信的單燈傳輸技術(shù)已趨于成熟，但是面向下一代高速率、長距離、微型化的可見光通信系統(tǒng)在器件、通信模塊、傳輸技術(shù)、系統(tǒng)組網(wǎng)等方面還存在一系列亟待突破的技術(shù)問題。團隊以構(gòu)建微型化高速長距離傳輸?shù)目梢姽馔ㄐ畔到y(tǒng)為目標，深度探索照明與通信深度融合的機理規(guī)律，研制面向微型化的高光效、高調(diào)制帶寬照明與通信一體化設(shè)計的白光LED器件，研制可見光通信波段高帶寬光電探測器和高線性度高能效的收發(fā)模塊，構(gòu)建高速長距離傳輸實驗系統(tǒng)，驗證新型器件及微型化模塊的整體性能。目前已制得光效@帶寬為120 lm/W@350 MHz的照明與通信兩用的高帶寬白光LED光源器件；響應(yīng)度@帶寬為0.74 A/W@320 MHz的藍光探測器；制備的高速可見光通信集成模塊電-光-電響應(yīng)總帶寬達450 MHz，基帶支持傳輸速率達到4.5 Gbps；搭建的鏈路傳輸速率@距離@誤碼率達1Gbps@5m@1E-8。相關(guān)成果已在中廣核、廣東某國家單位推廣應(yīng)用。

中國電科十三所基礎(chǔ)研究部主任、中電科青科協(xié)副會長、國際電工委員會（IEC）專家房玉龍分享了“面向光通信應(yīng)用的DFB激光器和APD探測器材料進展”遠程視頻報告。

（內(nèi)容根據(jù)現(xiàn)場資料整理，如有出入敬請諒解）