摘要：基于伴随优化设计算法逆向设计了一种高集成度硅基分模器。通过优化设计得到横电模TE_(0)和TE_(1)双模分模器的尺寸仅为5.5μm×4μm,其可在不改变模阶数的情况下实现模式高效分离。理论结果显示:当输入TE_(0)模式时,中心波长处的插入损耗和串扰分别为0.14 dB和-23.8 dB;当输入TE_(1)模式时,插入损耗和串扰分别为0.48 dB和-22.45 dB;工作带宽覆盖150 nm时,TE_(0)和TE_(1)模式的插入损耗分别低于0.44 dB和1.16 dB。基于全矢量三维有限时域差分法分析了±15 nm制备容差,两种模式的插入损耗低于0.79 dB,串扰低于-18.37 dB。所提出的紧凑型硅基分模器可应用于片上模分复用系统,为大容量片上光通信和光互联提供可行器件。

摘要：根据多模干涉器（MMI,multimode interferometer）的自映像效应,设计了基于2×4MMI的聚合物相干光混频器,优化光混频器结构参数;采用模式转换设计解决多模波导的自映像与单模波导模式失配的问题,从而进一步提高其性能。仿真结果表明,优化后的光混频器其传输损耗小于6.3dB,传输不均衡性小于1dB,相位误差小于1°,并且MMI长度与宽度的设计容差分别达到40μm和0.5μm。根据设计制备了聚合物光混频器,通过实验表征了此光混频器的传输性能。在C波段下的测量结果表明,其传输损耗小于10dB,不均衡性在0.5~1.5dB之间,相位误差小于10°,而达到这些性能的MMI长度与宽度的器件容差分别为25μm和0.5μm,均大于制备过程中0.1μm的工艺容差。测量结果与理论模拟结果基本吻合。本文的聚合物光混频器成本低、容差高,对实现高集成度相干接收机具有实际意义。

摘要：提出了一种基于二氧化钒且工作频段可切换的太赫兹编码超表面.该编码超表面由金属-二氧化钒复合层、聚酰亚胺介质层、金属反射层构成,主要通过对顶层双裂环谐振器和十字结构的参数进行设计,获得其所需的性能;而二氧化钒材料的引入,巧妙地使其可工作于双频点,进而实现不同功能的切换.仿真结果表明:当二氧化钒处于绝缘态时,在f1=0.34 THz的圆极化波垂直入射下,设计的编码超表面可以视为3-bit Pancharatnam-Berry相位编码超表面,通过对单元中双裂环谐振器设计卷积编码序列,使该编码超表面具有以特定角度出射拓扑荷数l=±1涡旋波束的功能;当二氧化钒处于金属态时,在f2=0.74 THz的正交线极化波垂直入射下,设计的编码超表面可以视为2-bit各向异性编码超表面,通过对单元中十字结构分别设计随机编码序列和棋盘格编码序列,使该编码超表面具有雷达散射截面缩减和波束分束的功能.其可为太赫兹电磁超材料多功能器件的设计提供一定的参考.

摘要：设计了一种3层结构的太赫兹编码超表面,其顶部是嵌入VO_(2)的金属十字架结构,中间是聚酰亚胺,底部为纯金属.利用该编码超表面的各向异性特点,可以实现对正交极化波(x极化波和y极化波)的独立调控;通过在编码超表面中引入VO_(2)材料,改变其相变状态,可进一步增加调控的灵活性.对设计的超表面进行建模仿真和分析,结果表明:对于垂直入射的1 THz正交极化波,VO_(2)处于绝缘态时,设计的超表面可视为2 bit的各向异性编码超表面,产生模式为1和2的涡旋波;VO_(2)处于金属态时,设计的超表面可视为1 bit的各向异性编码超表面,产生对称的2束反射波和4束反射波.所提出的各向异性和相变材料结合的方法,实现了同一超表面上产生多种不同形式太赫兹波束的功能,一定程度上解决了超表面调控太赫兹波形式单一的问题,为实现能够灵活应用于多种场景的多功能编码超表面提供了参考.

摘要：设计了一种2-bit编码相位梯度超表面,用于实现多波束多模态太赫兹涡旋波。根据Pancharatnam-Berry(PB)几何相位原理在超表面单元中引入相位梯度,设计出编码元素“00”“01”“10”“11”。将上述编码元素按照不同的编码序列进行排布,分别获得模态为l=-1、l=-2涡旋波的编码相位梯度超表面以及两分束的编码相位梯度超表面。利用傅里叶卷积定理,将产生涡旋波的编码序列与两分束的编码序列进行卷积,产生了l=-1或l=-2同一模态的两分束涡旋波。利用相位叠加原理,将产生不同模态的两分束涡旋波的相位相结合,构成具有新相位分布的编码相位梯度超表面。仿真结果表明:线极化波激励下,所设计的编码相位梯度超表面能同时产生两束l=-1、两束l=-2、两束l=+1和两束l=+2的涡旋波,其将在无线通信及高分辨率成像等方面有潜在的应用价值。

摘要：本文设计了一种编码相位梯度超表面,用于实现太赫兹频段的雷达散射截面(RCS)缩减。依据Pancharatnam-Berry(PB)几何相位原理在超表面单元中引入相位梯度,设计出1 bit编码的两个元素“0”和“1”,使得两者的反射相位差接近180°。通过遗传算法得到编码相位梯度超表面中编码元素的最佳排列,实现了太赫兹波宽带RCS缩减。对编码相位梯度超表面进行建模分析,结果表明,在0.87~1.725 THz的宽频段内,设计的1 bit编码相位梯度超表面能实现大于10 dB的RCS缩减,最大缩减值达到31.26 dB。此外,分析了x和y极化波的入射角度变化对编码相位梯度超表面性能的影响,在0°~30°范围内,其性能稳定。以上结果表明,该类超表面在雷达隐身等方面具有潜在的应用价值。

摘要：依据Pancharatnam-Berry(PB)相位原理提出了一种可切换频段的太赫兹编码超表面,其顶层是金属-二氧化钒(VO2)复合结构层,中间是聚酰亚胺介质层,底部为纯金属反射层。编码超表面单元按不同的编码序列排列构成的编码超表面,可以产生多种太赫兹波束形式,并且随着VO_(2)的相变,可以在不改变原波束形式的情况下实现从单频段到双频段的切换功能。通过设计不同的编码序列,令编码超表面分别产生了涡旋波和散射波,对于垂直入射的右旋圆极化波(左旋圆极化波类似):当VO2处于绝缘态时,在频段1.17~1.37 THz处可以产生与编码序列所对应的波束形式;当VO2相变为金属态时,在0.87~0.92 THz和1.4~1.6 THz两个不同频段处分别获得与VO2处于绝缘态时相同的波束形式,进一步拓宽波束产生的频段。所提出的编码超表面利用了VO2的相变特性增加了太赫兹工作的频段,为实现频段可切换的太赫兹编码超表面提供了思路,在太赫兹波束调控中的调频方面有一定参考意义。

摘要：论文依据Pancharatham-Berry(PB)几何相位原理,在反射型太赫兹编码超表面单元结构中引入了石墨烯材料,通过调控双层石墨烯结构的费米能级可使其反射幅度动态可调。根据单元的幅度可调特性,设计出具有旋转相位梯度特征的编码序列,产生了幅度可调的涡旋光束。与编码超表面的傅里叶卷积运算相结合,进一步设计能够出射双涡旋光束的编码超表面,大大提升了对涡旋光束数目和散射角度的可控性。其在太赫兹高速通信系统中具有潜在的应用价值。

摘要：提出了一种通过改变二氧化钒的相变状态,实现太赫兹波在透射、反射之间灵活切换且多频点多波束可调的全空间太赫兹编码超表面。仿真结果表明:当二氧化钒处于绝缘态时,在频率f_(1)=0.6 THz的左旋圆极化波(LCP)垂直入射下,设计的编码超表面可以视为3-bit Pancharatnam-Berry(PB)几何相位编码超表面,产生透射的拓扑荷数为1的涡旋波;当二氧化钒处于金属态时,设计的编码超表面可以视为双频点独立可调的1-bit各向异性反射型编码超表面。频率f_(2)=0.5 THz的正交线极化波(x与y极化波)垂直入射时,该编码超表面可以产生两种不同形式的对称波束;频率f_(3)=0.85 THz的正交线极化波垂直入射时,可以实现雷达散射缩减和对称波束。这对设计多功能的太赫兹波束调控器件有一定的借鉴意义。

摘要：半导体工艺类课程是高等院校电子信息类专业的重要课程之一,此类课程以半导体物理、固体物理等为基础,针对半导体类器件的制作工艺流程展开教学。半导体工艺类课程内容涉及知识面广,综合性强,在课程内容和教学方式等方面存在一些问题。本文基于成果导向教育理念(OBE),以《光电子器件工艺与设计》课程为例,分析和总结该课程存在的问题,提出该课程的教学内容、授课方式、考核方法等方面的改革策略,着力培养学生在半导体工艺技术领域的创新和实践能力。