近日，由第三代半導體產業技術創新戰略聯盟（CASA）、國家半導體照明工程研發及產業聯盟（CSA）聯合主辦，北京麥肯橋新材料生產力促進中心有限公司與半導體產業網共同承辦的第七屆國際第三代半導體論壇暨第十八屆中國國際半導體照明論壇（IFWS & SSLCHINA 2021）在深圳會展中心舉行。期間，“IFWS& SSLCHINA 2021：光通信與感知技術分會“論壇上，丹麥技術大學光子工程系副教授歐海燕，天津工業大學電氣工程學院常務副院長、教授趙麗霞，華南理工大學教授李國強，中國電科十三所基礎研究部主任、中電科青科協副會長、國際電工委員會（IEC）專家房玉龍，南昌大學副教授余禮蘇，復旦大學袁澤興等精英專家學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體材料，擁有獨特的物理特性。這些獨特性質使其器件擁有第一代和第二代半導體材料如硅和砷化鎵無法比擬的優越性，于是對社會產生深遠影響。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，丹麥技術大學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，碳化硅擁有優異的光學特性，如高的二階和三階非線性。利用已經開發好的材料生長和器件制備技術的杠桿效應，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）的碳化硅波導的損耗已降至幾個dB/cm，對應的微腔(光子晶體，微環，微盤)的品質因子也已達百萬量級。強的光學束縛及高品質因子的光學腔使利用實驗室常規設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高級器件如頻率轉換器和光學頻梳等的理論基礎。

 

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

南昌大學副教授余禮蘇分享了“網絡融合架構下的可見光通信感知一體化技術進展及驗證”主題報告。他在報告中指出，未來的網絡將采用全頻譜通信，實現各頻段的動態互補，從而優化整個網絡的整體服務質量。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絡的傳輸性能。依托現有的大量光纖到戶基礎設施資源，在有線加無線的網絡融合架構下，利用可見光通信感知一體化技術可以為用戶提供更加智能、更加快捷的智能家居服務。

天津工業大學電氣工程學院常務副院長、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。

復旦大學袁澤興分享了“基于玻璃封裝高穩定鈣鈦礦納米晶色轉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)是實現水下傳感、海底通信和水陸通信的重要技術之一。在系統內部，發射效率高、復合速率快、光衰小的發射機對UWOC的傳輸距離和數據速率起著決定性的作用。直接調制激光二極管 (LD) 是最常用的 UWOC 光源之一，因為它們能夠產生具有高調制帶寬的光信號，但通常只產生單色光。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最低，而在某些現實水域中，綠光可以達到較低的吸收。因此，對于不同的水下環境，如果能夠快速實現用于傳輸信號的光的顏色轉換，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、短發射壽命和出色的發光效率。如果可以進一步解決它們較差的穩定性，它們將成為 UWOC 中顏色轉換的獨特候選者。

 

在這項工作中，利用具有超高穩定性和高光學帶寬的全無機非晶玻璃（CsPbBr3 NCs-玻璃）中的綠色發光 CsPbBr3 納米晶體來實現顏色可切換的 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），實現了 180 MHz 的 -3dB 光學帶寬。此外，我們構建了一個具有 450 nm LD 的 UWOC 系統來泵送 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。可實現的最高數據速率為 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 的數據速率連續延長運行時間，BER 表現出微弱的波動，并且始終在 24 小時內滿足 FEC 標準。我們相信 CsPbBr3 NCs-玻璃由于其優異的光學性能和穩定性，在光通信和照明方面具有巨大的潛力。

華南理工大學教授李國強分享了“可見光通信系統中核心元器件研究”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在器件、通信模塊、傳輸技術、系統組網等方面還存在一系列亟待突破的技術問題。團隊以構建微型化高速長距離傳輸的可見光通信系統為目標，深度探索照明與通信深度融合的機理規律，研制面向微型化的高光效、高調制帶寬照明與通信一體化設計的白光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模塊，構建高速長距離傳輸實驗系統，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。相關成果已在中廣核、廣東某國家單位推廣應用。

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

（內容根據現場資料整理，如有出入敬請諒解）