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本發(fā)明公開(kāi)了一種基于硅基液晶的波長(zhǎng)分辨監(jiān)測(cè)方法。基于硅 基液晶在同樣的偏置電壓下，對(duì)不同波長(zhǎng)入射光有不同的相位調(diào)制的 特性，對(duì)在硅基液晶波長(zhǎng)工作范圍內(nèi)的光信號(hào)實(shí)現(xiàn)分析與監(jiān)測(cè)，并能 在入射光波長(zhǎng)未知的條件下，對(duì)該波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量，并能隨著相位調(diào)制 精度的提高，提高波長(zhǎng)的分辨精度。本發(fā)明元件少，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊 湊，對(duì)光路的準(zhǔn)直要求不高，無(wú)需苛刻光路的耦合與復(fù)雜操作就能進(jìn) 行波長(zhǎng)的分辨，并且有著與入射光偏振態(tài)無(wú)關(guān)的特性，在分辨出波長(zhǎng) 的同時(shí)，還能對(duì)入射光束的偏振態(tài)進(jìn)行測(cè)量，適用范圍更廣。 

采用光互連技術(shù)可以有效的解決集成電路進(jìn)一步發(fā)展的尺寸限制同時(shí)可以極大的提高芯片間信息傳輸?shù)乃俣群皖l率。Si基光子集成是實(shí)現(xiàn)集成電路光互聯(lián)的核心技術(shù)和重要研究方向。然而，Si因?yàn)槠溟g接帶系的特性很難作為發(fā)光材料使得Si基光源的缺失成為制約Si基光子芯片的瓶頸，而傳統(tǒng)Ⅲ-Ⅴ族材料如GaAs，InP等由于優(yōu)良的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)在光電子器件領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。因此，Si基與Ⅲ-Ⅴ的集成是實(shí)現(xiàn)Si基光子芯片的一種理想途徑。

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于硅基液晶的波長(zhǎng)分辨監(jiān)測(cè)方法。基于硅 基液晶在同樣的偏置電壓下，對(duì)不同波長(zhǎng)入射光有不同的相位調(diào)制的 特性，對(duì)在硅基液晶波長(zhǎng)工作范圍內(nèi)的光信號(hào)實(shí)現(xiàn)分析與監(jiān)測(cè)，并能 在入射光波長(zhǎng)未知的條件下，對(duì)該波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量，并能隨著相位調(diào)制 精度的提高，提高波長(zhǎng)的分辨精度。本發(fā)明元件少，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊 湊，對(duì)光路的準(zhǔn)直要求不高，無(wú)需苛刻光路的耦合與復(fù)雜操作就能進(jìn) 行波長(zhǎng)的分辨，并且有著與入射光偏振態(tài)無(wú)關(guān)的特性，在分辨

一、項(xiàng)目進(jìn)展 創(chuàng)意計(jì)劃階段 二、負(fù)責(zé)人及成員 姓名 學(xué)院/所學(xué)專(zhuān)業(yè) 入學(xué)/畢業(yè)時(shí)間 學(xué)號(hào) 惠翔 石油與天然氣工程學(xué)院 2020\2024 202031010333 三、指導(dǎo)教師 姓名 學(xué)院/所學(xué)專(zhuān)業(yè) 職務(wù)/職稱(chēng) 研究方向 蒲曉林 石油與天然氣工程學(xué)院 博導(dǎo)、教授 油氣井工程 劉鷺 石油與天然氣工程學(xué)院 助理研究員 油氣井工程 四、項(xiàng)目簡(jiǎn)介 深水鉆井液技術(shù)作為深水油氣開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一，需解決深水復(fù)雜地層井壁失穩(wěn)、低溫流變性調(diào)控、天然氣水合物的生成等技術(shù)問(wèn)題。本項(xiàng)目基于聚合物流行調(diào)節(jié)劑的研制，制備一套深水用恒流變油基鉆井液體系，以維持4~80℃條件下鉆井液流變性變化幅度小于30%。深入分析油水比、乳化劑、有機(jī)土、潤(rùn)濕劑、加重劑等加量油基鉆井液流變性的影響規(guī)律，利用數(shù)學(xué)方法研究建立不同因素對(duì)流變性影響權(quán)重方程，為深水鉆井液的設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

該鐵合金粉末平均粒徑小于500納米，比表面積大，強(qiáng)度高；與超細(xì)鐵粉相比，化學(xué)穩(wěn)定性好，具有一定的磁性，可長(zhǎng)時(shí)間在空氣中放置而不腐蝕，不變質(zhì)，成型性好，阻尼性能好；適合取代超細(xì)鐵粉用于高端粉末冶金制造；適合用于阻尼涂料添加劑，對(duì)高頻振動(dòng)波具有很好的吸收效果；適合用于磁流體材料添加劑，在弱酸、弱堿中能穩(wěn)定存在而不被腐蝕。

一種基于硅基液晶的波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)，屬于光交換器件，解決現(xiàn) 有基于硅基液晶的波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)輸出端口數(shù)量受到限制的問(wèn)題。本發(fā) 明由設(shè)置在光路上的輸入單模光纖、偏振轉(zhuǎn)換組件、反射鏡、傅里葉 透鏡、衍射光柵、硅基液晶相位空間光調(diào)制器、自聚焦準(zhǔn)直透鏡陣列 和輸出二維單模光纖陣列構(gòu)成。本發(fā)明對(duì)需要交換的光束利用硅基液 晶相位空間光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)二維偏轉(zhuǎn)，使波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)輸出光纖陣列的 光束由一維向二維轉(zhuǎn)化，能夠大幅度增加波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)輸出端

聚氨酯（Polyurethane, PU）是一種新興的有機(jī)高分子材料，被譽(yù)為 “第五大塑料”，與橡膠材料相比，聚氨酯特殊的微相分離結(jié)構(gòu)賦予PU良好的耐磨性、耐擦傷性、粘結(jié)性、柔韌性、優(yōu)良的保光性與低溫性等卓越的性能而被廣泛應(yīng)用于化工、輕工、電子、醫(yī)療、建筑、航空航天等眾多領(lǐng)域，是目前發(fā)展最快的特種有機(jī)樹(shù)脂之一。 一、項(xiàng)目分類(lèi) 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡(jiǎn)介 聚氨酯（Polyurethane, PU）是一種新興的有機(jī)高分子材料，被譽(yù)為 “第五大塑料”，與橡膠材料相比，聚氨酯特殊的微相分離結(jié)構(gòu)賦予PU良好的耐磨性、耐擦傷性、粘結(jié)性、柔韌性、優(yōu)良的保光性與低溫性等卓越的性能而被廣泛應(yīng)用于化工、輕工、電子、醫(yī)療、建筑、航空航天等眾多領(lǐng)域，是目前發(fā)展最快的特種有機(jī)樹(shù)脂之一。自從1998年以來(lái)，國(guó)內(nèi)聚氨酯產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速， 據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年，我國(guó)聚氨酯行業(yè)產(chǎn)量在1470萬(wàn)噸左右，總產(chǎn)能約占全球總產(chǎn)能的36.4%，成為全球最大的聚氨酯生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。隨著石油的日益枯竭和環(huán)境污染等問(wèn)題的出現(xiàn)，尋求廉價(jià)、高效、可再生和環(huán)境友好的資源替代石化資源合成PU已迫在眉睫，這也是行業(yè)近年來(lái)需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。

一種基于硅基液晶的波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)，屬于光交換器件，解決現(xiàn) 有基于硅基液晶的波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)輸出端口數(shù)量受到限制的問(wèn)題。本發(fā) 明由設(shè)置在光路上的輸入單模光纖、偏振轉(zhuǎn)換組件、反射鏡、傅里葉 透鏡、衍射光柵、硅基液晶相位空間光調(diào)制器、自聚焦準(zhǔn)直透鏡陣列 和輸出二維單模光纖陣列構(gòu)成。本發(fā)明對(duì)需要交換的光束利用硅基液 晶相位空間光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)二維偏轉(zhuǎn)，使波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)輸出光纖陣列的 光束由一維向二維轉(zhuǎn)化，能夠大幅度增加波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)輸出端

（一）項(xiàng)目背景 當(dāng)前以硅、砷化鎵為代表的第一和二代半導(dǎo)體接近其物理極限，以氮化鎵、碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體是當(dāng)前國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)熱點(diǎn)，也是我國(guó)發(fā)展自主核心半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、實(shí)現(xiàn)換道超車(chē)的難得機(jī)遇。氮化鎵（GaN）特別適合制作高頻、高效、高溫、高壓的大功率微波器件，是下一代通信、雷達(dá)、制導(dǎo)等電子裝備向更大功率、更高頻率、更小體積和抗惡劣環(huán)境（高溫抗輻照）方向發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。 目前氮化鎵基射頻器件已接近于商用，需解決從走出實(shí)驗(yàn)室到小量中試的最后“1 公里”，重點(diǎn)攻克其在可靠性工藝和量產(chǎn)穩(wěn)定性的瓶頸。 以氮化鎵、碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體是當(dāng)前國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)熱點(diǎn)，也是我國(guó)發(fā)展自主核心半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、實(shí)現(xiàn)換道超車(chē)的難得機(jī)遇。 半導(dǎo)體作為信息時(shí)代的“糧食”，將成為 5G 基建、特高壓、城際高鐵和城際軌道交通、新能源汽車(chē)充電樁、大數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等“新基建”七大領(lǐng)域發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)。而氮化鎵為代表的寬禁帶半導(dǎo)體先進(jìn)電子器件，憑借其高效、高壓、高溫等優(yōu)勢(shì)，將在“新基建”中大放異彩，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件的技術(shù)瓶頸，滿足更高性能器件要求。 （二）項(xiàng)目簡(jiǎn)介 5G 要求更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，發(fā)射機(jī)的效率會(huì)出現(xiàn)指數(shù)級(jí)的下降。這種下降可以使用包絡(luò)跟蹤技術(shù)來(lái)修復(fù)，該技術(shù)已經(jīng)在較新的 4G/LTE 基站以及蜂窩電話中采用?；局械陌j(luò)跟蹤需要高速，高功率和高電壓，這些只有使用 GaN 技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。諸如 GaN 助力運(yùn)營(yíng)商和基站 OEM 等實(shí)現(xiàn)了 5Gsub-6-GHz 和 mmWave 大規(guī)模 MIMO 的目標(biāo)。 GaN 可以說(shuō)為 5Gsub-6-GHz 大規(guī)模 MIMO 基站應(yīng)用提供了眾多優(yōu)勢(shì)：1、在 3.5GHz 及以上頻率下表現(xiàn)良好，對(duì)比其他產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)明顯。2、GaN 的特性能轉(zhuǎn)化為高輸出功率，寬帶寬和高效率。采用 DohertyPA 配置的 GaN 在 100W 輸出功率下的平均效率達(dá)到 50%至 60%，明顯降低了發(fā)射功耗。3、在高頻和寬帶寬下的效率意味著大規(guī)模 MIMO 系統(tǒng)可以更緊湊。4、可在較高的工作溫度下可靠運(yùn)行，這意味著它可以使用更小的散熱器。 根據(jù) Strategy Analytics 的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì) 5G 移動(dòng)連接將從 2019 年的 500 萬(wàn)增長(zhǎng)到 2023 年的近 6 億。所以需求還將不斷上漲。 根據(jù)Strategy Analytics的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)5G移動(dòng)連接將從2019年的500萬(wàn)增長(zhǎng)到2023年的近6億。所以需求還將不斷上漲。 Efficient Power Conversion 的首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Alex Lidow 討論5G時(shí)也說(shuō)道：“基站中的包絡(luò)跟蹤需要高速，高功率和高電壓，這些只有使用GaN技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。根據(jù)Yole Development公司發(fā)布的2018年度報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，隨著全球整體數(shù)據(jù)流量的激增，我國(guó)5G產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)大規(guī)模的需求增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)到2022年，我國(guó)5G基站規(guī)模將達(dá)到千億市場(chǎng)，5G基站數(shù)量將達(dá)百萬(wàn)個(gè)。所以未來(lái)氮化鎵基射頻器件是5G通信基站收發(fā)端的核心。 氮化鎵基射頻器件是華為和中興發(fā)展 5G 通信產(chǎn)業(yè)的核心器件，西安電子科技大學(xué)氮化鎵射頻器件研究團(tuán)隊(duì)自 2016 年起就與華為西安研究所、中興西安研究所等國(guó)內(nèi)主流5G通信公司協(xié)同攻關(guān)開(kāi)展氮化鎵基射頻器件的研究，目前承擔(dān)的流片服務(wù)項(xiàng)目合計(jì)約 500 萬(wàn)元。 2017 年，西安電子科技大學(xué)與西安市高新區(qū)、西電電氣集團(tuán)等聯(lián)合成立“陜西半導(dǎo)體先導(dǎo)技術(shù)中心”，中心致力于推動(dòng)陜西第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)以氮化鎵為代表的射頻器件、功率器件等加速產(chǎn)業(yè)化，2019 年團(tuán)隊(duì)向陜西半導(dǎo)體先導(dǎo)技術(shù)中心轉(zhuǎn)讓專(zhuān)利 35 項(xiàng)，作價(jià) 2000 萬(wàn)元，雙方正在聯(lián)合推進(jìn)搭建第三代半導(dǎo)體中試平臺(tái)，平臺(tái)將會(huì)立足西安，服務(wù)全國(guó)，提升氮化鎵基射頻器件量產(chǎn)工藝可靠性，實(shí)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化。 （三）關(guān)鍵技術(shù) 本項(xiàng)目由西安電子科技大學(xué)作為技術(shù)攻關(guān)的主要單位，制定技術(shù)路線，保障國(guó)家重大科技專(zhuān)項(xiàng)“高效 GaN 微波功率器件及可靠性研究”和“5G 移動(dòng)通信 GaN 芯片可靠性機(jī)理研究”研究，與華為和中興聯(lián)合開(kāi)展工程合作項(xiàng)目實(shí)施，加快解決器件工藝可靠性工程問(wèn)題，重點(diǎn)開(kāi)展氮化鎵微波功率與太赫茲器件工程技術(shù)研究，突破高性能低缺陷外延材料生長(zhǎng)、高效率高可靠氮化鎵微波功率器件工藝技術(shù)等關(guān)鍵瓶頸問(wèn)題，協(xié)助規(guī)模量產(chǎn)高效率 S-Ku 波段典型氮化鎵功率器件和模塊、5G 基站核心射頻模塊。

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