第73期“见微知著”培训课程：薄膜铌酸锂技术及光子学器件

麦姆斯咨询　｜　2025-08-22至2025-08-24　｜　无锡新吴区

五、课程内容

课程一：薄膜铌酸锂光子芯片技术及应用

老师：上海交通大学 特聘教授/上海交大无锡光子芯片研究院 院长 金贤敏（点此查看老师简介）

光子芯片以光为载体，用光来代替电，以光子携带信息的方式，并行解决计算和信息处理。相较于电子芯片，光子芯片带宽更高、并行性更高、能耗更低，能带来指数级算力提升，推动人工智能、量子信息、无人驾驶、生物医药等领域的发展。微纳加工技术的进步为光子学器件的芯片化及大规模集成奠定了坚实的基础。近年来，随着基于智能剥离（Smart-cut）技术制备的绝缘体上铌酸锂（LNOI）晶圆实现产业化，光子集成技术迎来了新的发展平台。基于LNOI的光子芯片平台凭借其优异的电光效应、极低的光学损耗、高速电光调制带宽以及良好的工艺可扩展性，正成为构建高性能集成光路（PIC）芯片的关键支撑。上海交通大学无锡光子芯片研究院（CHIPX）于2021年12月在无锡市与上海交通大学深化全面合作的框架下正式成立。CHIPX率先布局国内首条光子芯片中试线，以高端光子芯片研发为核心，攻克薄膜铌酸锂晶圆制造工艺难题，实现新一代信息技术落地和产业化应用。近期，首片6寸薄膜铌酸锂光子芯片晶圆在光子芯片中试线下线，同时实现了超低损耗、超高带宽的高性能薄膜铌酸锂调制器芯片的规模化量产，关键技术指标达到国际先进水平。这意味着，我国在高端光电子核心器件领域完成从“技术跟跑”到“产业领跑”的历史性跨越。本课程首先概述薄膜铌酸锂材料，然后详解薄膜铌酸锂光子芯片关键技术：设计、制备、封装与测试，最后介绍薄膜铌酸锂光子芯片应用场景及发展方向。

课程提纲：

1. 薄膜铌酸锂材料概述；

2. 薄膜铌酸锂光子芯片设计；

3. 薄膜铌酸锂光子芯片制备；

4. 薄膜铌酸锂光子芯片封装与测试；

5. CHIPX光子芯片中试平台介绍；

6. 薄膜铌酸锂光子芯片应用场景及发展方向。

课程二：单晶铌酸锂薄膜异质集成衬底及应用

老师：中国科学院上海微系统与信息技术研究所 研究员 张师斌（点此查看老师简介）

在传统的块体铌酸锂晶体材料体系中，通常采用离子扩散或者质子交换的方法制备平面波导结构——其存在“较小的折射率差、较大的器件尺寸、难以高密度集成”等问题。相比之下，基于单晶薄膜铌酸锂构建的波导结构不仅具备较大的折射率差，还拥有纳米级的波导尺寸，可以实现“低损耗、小尺寸、高集成度”等优势，因此单晶铌酸锂薄膜技术被视为推动集成光子学发展的“变革性平台”。单晶薄膜铌酸锂异质集成衬底主要采用智能剥离（Smart-cut）技术制备而成。该制备方法已成为高质量LNOI晶圆的标准化工艺流程：（1）离子注入：向高质量的铌酸锂晶体注入高浓度的氦离子或氢离子，注入离子的深度决定了最终铌酸锂薄膜的厚度；（2）绝缘衬底准备：准备高质量的绝缘衬底，常采用热氧化二氧化硅/硅（SiO₂/Si）结构，以提供良好的热稳定性与匹配性；（3）晶圆键合：对高质量的铌酸锂晶体和绝缘衬底进行晶圆级直接键合；（4）晶体剥离与缺陷修复：将多余的铌酸锂晶体衬底去除，同时采用高温退火方法来减少由离子注入造成的晶格缺陷；（5）表面精修：利用高温退火及抛光等工艺提升LNOI晶圆表面平整度与光学品质。如今，我国在单晶铌酸锂薄膜异质集成衬底的开发和产业化方面取得了巨大成功。由中国科学院上海微系统所孵化的上海新硅聚合半导体有限公司、与山东大学合作的济南晶正电子科技有限公司等已经制备出高质量的商用LNOI晶圆，这对于薄膜铌酸锂光子集成技术的发展起到了关键推动作用。本课程深入讲解单晶铌酸锂薄膜异质集成衬底核心技术：从设计到制备，并详细介绍基于单晶铌酸锂薄膜的典型器件关键技术。

课程提纲：

1. 单晶铌酸锂薄膜异质集成衬底及应用概述；

2. 单晶铌酸锂薄膜异质集成衬底设计；

3. 单晶铌酸锂薄膜异质集成衬底制备；

4. 基于单晶铌酸锂薄膜的典型器件关键技术；

5. 单晶铌酸锂薄膜及器件技术总结与未来展望。

课程三：薄膜铌酸锂光电器件微纳加工与集成技术

老师：江苏省光电技术创新中心 工艺总监 包晓清（点此查看老师简介）

微纳加工技术的不断进步，为薄膜铌酸锂光子集成平台提供了多样化器件设计的可能，并持续推动集成规模的扩展。在此基础上，研究人员已成功构建出多种高性能片上光子学器件，例如低损耗光波导延时线、高速电光调制器、电光频率梳、非线性量子光源等，它们在经典光学和量子光学应用领域都具有巨大的潜力。南智光电是由中国科学院院士、南京大学教授祝世宁团队牵头，南京大学与南京市“双一流”共建的重点研发机构、江苏省光电技术创新中心建设单位，拥有5000平米洁净产线及先进的微纳加工及检测设备，建成并运营“薄膜铌酸锂+X”（X代表硅、化合物半导体、低维材料等）异质集成光电共性技术平台，为企业和科研院所提供光电芯片及MEMS器件研发、验证和代工服务。目前，南智光电发布了多套工艺设计套件（PDK）：硅基薄膜铌酸锂PDK、石英基薄膜铌酸锂PDK、硅光PDK、压电MEMS PDK，形成了定制化、标准化、多品种、小批量光子芯片研发及流片能力，广泛适配光通信、光传感、微系统集成等热门应用场景。南智光电也取得了多项国际领先的科研成果，例如成功生长出8英寸光学级铌酸锂晶棒，打破了技术垄断；研制了高速调制光子芯片；制备了消色差超构透镜、纳米级激光器等。本课程首先纵览铌酸锂光电器件产业，然后概述铌酸锂材料基础知识，重点讲授薄膜铌酸锂光电器件微纳加工及集成技术，并辅以典型器件案例，最后展望薄膜铌酸锂光电器件未来发展。

课程提纲：

1. 铌酸锂光电器件产业纵览；

2. 铌酸锂材料概述：性质、制备、应用；

3. 薄膜铌酸锂光电器件微纳加工技术；

4. 薄膜铌酸锂光电器件集成技术；

5. 江苏省光电技术创新中心薄膜铌酸锂PDK及典型器件案例；

6. 薄膜铌酸锂光电器件未来展望。

课程四：基于薄膜铌酸锂量产平台的工艺开发与质量管理

老师：苏州工业园区纳米产业技术研究院有限公司 研发经理 史云涛（点此查看老师简介）

近年来，薄膜铌酸锂晶圆制造能力不断提升，流片价格持续下降，激发了众多公司和科研院所的产品开发热情。在产品不断迭代即将成熟之际，市场急需具有量产经验和质量管理能力的薄膜铌酸锂代工专线，以解决实验室工艺重复性差、产能受限等问题。薄膜铌酸锂材料性质与常见的硅（Si）、III-V族化合物半导体不尽相同，对热管理、界面粗糙度、膜层折射率匹配等指标有额外的要求，形成了铌酸锂刻蚀工艺、膜层匹配、在线损耗测试等一系列关键技术。同时需要兼顾量产稳定性，因此代工厂需要在大量的数据支持下找出特殊的工艺窗口，使得为客户代工的产品性能保持稳定。苏州工业园区纳米产业技术研究院有限公司（MEMS RIGHT）成立于2011年，是国内首个商业化运作的6英寸MEMS晶圆研发、中试和批量化生产平台，此外还开展基于薄膜铌酸锂、PZT等新材料的器件工艺研发及代工服务。该平台现拥有超净实验室3000平方米，设备200余台套，形成了年产60000片晶圆的批量生产能力。目前，MEMS RIGHT在车规级硅基MEMS器件量产经验基础上开发了一套完整的质量管控体系及一系列质量管理工具，契合薄膜铌酸锂产品的量产要求，在此基础上研发的高速电光调制芯片，具有损耗低、重复性好的优良特性。本课程首先介绍国内薄膜铌酸锂工艺开发现状，然后分享薄膜铌酸锂量产工艺开发关键技术难点和解决方法，重点讲述薄膜铌酸锂量产平台的质量管理，最后展望薄膜铌酸锂工艺平台发展趋势和市场前景。

课程提纲：

1. 我国薄膜铌酸锂工艺开发现状；

2. 薄膜铌酸锂量工艺开发关键技术难点和解决方法；

3. MEMSRIGHT简介及薄膜铌酸锂量产工艺平台；

4. 薄膜铌酸锂工艺平台质量管理；

5. 薄膜铌酸锂工艺平台发展趋势和未来展望。

课程五：集成铌酸锂光子学：从通信到精密测量

老师：中山大学 教授 李杨（点此查看老师简介）

铌酸锂晶体因其在400 nm至5 μm波段具有低吸收损耗、高折射率、大电光系数、高化学和热稳定性，被广泛应用于光纤通信系统的电光调制器。近年来，绝缘体上薄膜铌酸锂（LNOI）及其脊波导的微纳加工技术取得了巨大突破，从而实现了半波电压长度积低至~1V·cm、3 dB带宽超过100 GHz的高性能集成电光调制器，以及重频可调谐的集成铌酸锂电光频率梳。在此基础上，中山大学李杨教授团队取得了一系列研究进展：（1）基于集成铌酸锂电光频率梳，实现了无模糊距离、精度可达百微米量级、刷新率可达兆赫兹量级的绝对距离测量系统；（2）基于集成铌酸锂电光相位调制器，实现了16通道光学相控阵（OPA）及在24° × 8°视场内的二维扫描。此外，为了实现高品质、低成本集成铌酸锂光子学器件的量产，李杨教授团队还自主研发了基于湿法刻蚀的薄膜铌酸锂微纳加工技术，实现了固有品质因数超千万的微环腔。本课程首先概述集成铌酸锂光子学，然后介绍薄膜铌酸锂微纳加工工艺，详解集成铌酸锂电光调制器及其精密测量应用（距离测量和频率测量），最后讲授集成铌酸锂光学相控阵技术及应用。

课程提纲：

1. 集成铌酸锂光子学概述；

2. 基于湿法刻蚀的薄膜铌酸锂微纳加工工艺；

3. 集成铌酸锂电光调制器；

4. 基于集成铌酸锂电光频梳的精密测距；

5. 基于集成铌酸锂电光频梳的精密动态频率测量；

6. 集成铌酸锂光学相控阵。

课程六：薄膜铌酸锂光波导器件

老师：电子科技大学 教授 陈开鑫（点此查看老师简介）

光波导是集成光路（PIC）中最为基础的元件，低损耗光波导是实现高性能光波导器件的基础。块体铌酸锂材料因其宽的透明窗口、成熟的波导制作工艺，以及优异的电光效应，在过去几十年中被广泛应用于制作光波导电光调制器与电光开关。然而，基于块体铌酸锂制备的光波导通常采用质子交换或钛扩散工艺，所形成的折射率对比有限，波导尺寸较大，难以实现紧凑化与大规模集成。此外，块体铌酸锂与其它材料在工艺兼容性方面亦存在较大挑战。近年来，随着高质量薄膜铌酸锂晶圆——绝缘体上铌酸锂（LNOI）的商业化，研究人员基于LNOI平台开发出多种集成光波导器件，其性能在调制速率、插入损耗、器件尺寸等方面已显著优于传统块体铌酸锂光波导器件，推动片上集成光子技术迈入新阶段。电子科技大学陈开鑫教授专注于光通信、光传感及微波光子学领域的集成光波导器件研究，已成功研制多种集成光波导原型器件。本课程首先介绍光波导器件发展历程，然后详解薄膜铌酸锂光波导及典型器件关键技术，最后进行技术总结与未来展望。

课程提纲：

1. 光波导器件：从块体铌酸锂到薄膜铌酸锂；

2. 绝缘体上铌酸锂（LNOI）光波导；

3. LNOI光波导-光纤耦合；

4. LNOI电光调制器；

5. LNOI可调谐光学滤波器；

6. 薄膜铌酸锂光波导器件总结与展望。

课程七：薄膜铌酸锂电光调制器

老师：中国科学院上海微系统与信息技术研究所 研究员 蔡艳（点此查看老师简介）

光纤传输技术的诞生和发展带动了电-光信号相互转换的需求，以建立从发射端到接收端的完整链路。其中，电光调制器肩负了把电信号转换为光信号的关键任务，决定了光信号的质量和链路的传输能力。电光调制器核心原理基于电光效应，通过外加电场引起材料折射率的变化，以调控自由空间或光波导中传播的光。传统的块体铌酸锂电光调制器采用扩散式平面铌酸锂波导结构，存在尺寸大、调制速率低、集成度差等问题，已经无法满足高速发展的通信容量需求。近年来，基于薄膜铌酸锂的电光调制器凭借着高速率、低损耗、大带宽的优势在国际上受到广泛关注。现有的薄膜铌酸锂电光调制器主要基于三种工艺平台：负载脊波导平台、异质集成平台、同质集成平台。基于负载脊波导平台的调制器不仅可以通过沉积或溅射的方式制备高质量的负载波导，避免薄膜铌酸锂波导被刻蚀，还可以通过调整负载波导的结构尺寸，灵活调控电场和光场之间的相互作用强度，从而实现高效的电光调制；基于异质集成平台的调制器可以结合硅光子技术的低成本、可大规模集成、与CMOS工艺兼容等一系列优势，实现调制器的大规模量产；基于同质集成平台的调制器不需要引入其它材料，具有制备工艺简单、稳定性好、调制性能优越的优势。本课程首先概述电光调制器基础知识，然后详解薄膜铌酸锂电光调制器发展历程、应用场景及关键技术，最后进行技术总结与未来展望。

课程提纲：

1. 电光调制器概述：基本原理、种类、优劣势分析；

2. 薄膜铌酸锂电光调制器发展历程和应用场景；

3. 薄膜铌酸锂电光调制器设计；

4. 薄膜铌酸锂电光调制器制造工艺：关键工艺、全球制造平台；

5. 硅光异质集成薄膜铌酸锂电光调制器技术；

6. 薄膜铌酸锂电光调制器测试；

7. 薄膜铌酸锂电光调制器总结与展望。

课程八：薄膜铌酸锂声光调制器件与应用

老师：西安电子科技大学 副教授 姚丹阳（点此查看老师简介）

集成声光调制技术是光子集成回路（PIC）领域的前沿方向，旨在设计高性能的片上声光器件，实现微波与光波信号之间的高效耦合与转化，构建连接经典与量子信息的关键桥梁。高效的微波-光波转换对微波信号处理、量子比特传输及光机械传感等应用具有重要意义。当前，基于氧化锌（ZnO）、砷化镓（GaAs）、氮化铝（AlN）、铝钪氮（AlScN）、锆钛酸铅（PZT）等多种压电材料的集成声光调制器已被陆续开发和研究，然而在满足不同微波光子应用需求方面，仍面临调制效率、频带宽度、系统兼容性等多方面的挑战。随着薄膜铌酸锂（TFLN）声光子学的发展，凭借其优异的压电和弹光效应，为高性能集成声光调制器的研究带来了新的突破口。基于薄膜铌酸锂平台，主要有两种器件设计方案：一种是通过悬浮薄膜铌酸锂构建高Q值声学谐振腔来实现高效声光调制，但存在器件制备困难和射频功率处理能力低的问题；另外一种是基于非悬浮薄膜铌酸锂平台，通过联合设计光波导与声学换能结构，优化模式匹配与声光耦合，提升调制效率并增强器件的工艺可行性与系统集成性。本课程首先概述集成声光调制技术原理及应用，然后讲解薄膜铌酸锂声光调制器研究进展、核心技术，以及面临的困难与挑战，最后进行技术总结与未来展望。

课程提纲：

1. 集成声光调制技术原理及应用概述；

2. 薄膜铌酸锂声光调制器研究进展；

3. 薄膜铌酸锂声光调制器设计与加工；

4. 薄膜铌酸锂声光调制器困难与挑战；

5. 薄膜铌酸锂声光调制器技术总结与未来展望。

课程九：铌酸锂薄膜多场耦合芯片

老师：宁夏大学 教授 万磊（点此查看老师简介）

铌酸锂薄膜多场耦合芯片充分利用薄膜铌酸锂（TFLN）优异的电光、压电、声光、光弹、非线性光学等效应，实现“电-光-声-热”多物理场之间的协同耦合与调控，支撑片上信息调控系统向高密度、低损耗、低功耗方向演进，拓展微波光子学、量子信息处理、量子传感与精密测量等应用。一方面，由于薄膜铌酸锂具备高压电系数（特别是在x或y切晶向），使其非常适合构建微波-声波换能结构，尤其是在GHz频段，具有明显优势。当前，基于薄膜铌酸锂平台的微波-声波换能器主要以声表面波（SAW）器件与体声波（BAW）器件为代表。另一方面，铌酸锂薄膜同时具有优良的光学和声学传播特性，天然适合用于构建低损耗的平面光学波导与声学波导。上述特性的结合对于促进片上声光调控器件及其应用的快速发展具有重要的推动作用。值得关注的是，宁夏大学万磊教授在国际上较早开展了薄膜铌酸锂-硫系玻璃混合集成的高效声光调制器研究，在非悬浮波导平台，成功实现了国际领先水平的调制效率。本课程首先概述铌酸锂薄膜多场耦合特性与应用，然后分别综述基于铌酸锂薄膜的微波-声波换能器和光学/声学波导的技术进展，并讲解混合集成声光调制器技术及应用，最后进行技术总结与展望。

课程提纲：

1. 铌酸锂薄膜多场耦合特性与应用概述；

2. 基于铌酸锂薄膜的微波-声波换能器技术进展；

3. 基于铌酸锂薄膜的光学/声学波导技术进展；

4. 基于铌酸锂薄膜的混合集成声光调制器技术及应用；

5. 铌酸锂薄膜多场耦合芯片技术总结与展望。

课程十：铌酸锂集成光束调制与探测器件

老师：暨南大学 教授 关贺元（点此查看老师简介）

光束调制器件负责将电信号编码为光信号，或对激光进行幅度、频率、相位、偏振等调制，以便在光域实现信息承载与分发；光探测器件则完成从光域向电域的转换，实现对光信号的捕获、分析与识别，是连接物理世界与信息系统的关键桥梁。因此，光束调制与探测器件是现代光信息系统的“神经中枢”，承担着光信号的编码、转换与感知核心功能，其性能直接决定光通信、量子信息、光传感等领域的技术上限。近些年，基于薄膜铌酸锂的集成光子学器件凭借卓越的电光特性、高集成度与稳定性，成为突破传统块体铌酸锂器件限制的关键方案。本课程聚焦铌酸锂集成光子学领域的前沿技术，系统阐述光束调制与探测器件的核心原理、设计方法及集成应用，重点讲解：（1）光束调制器件的工作机制、结构设计、性能优化以及制备检测，包括铌酸锂波导以及片上器件；（2）光束调制器件的响应原理、异质集成方案及指标提升路径。

课程提纲：

1. 铌酸锂集成光子学器件概述；

2. 铌酸锂集成光束调制与探测器件的发展历程和应用场景；

3. 铌酸锂集成光束调制器件；

4. 铌酸锂集成光束探测器件；

5. 铌酸锂集成光子学器件总结与前沿展望。

课程十一：基于薄膜铌酸锂的光束操控技术

老师：西北工业大学 教授 黎永前（点此查看老师简介）

光束操控是指对光束的传播方向、空间模式（相位、振幅、波前形状）进行灵活调制与引导的技术。光束扫描则是光束操控的“方向控制”类的子集，广泛应用于激光雷达、空间光通信、投影显示等领域。目前，成熟的商用光束扫描技术主要涉及机械转镜、棱镜、MEMS微镜等方案，但由于它们都存在宏观或微观的可动机械组件，因此存在扫描速度受限、可靠性差等问题。为了解决这些问题，研究人员开发了各种无可动机械组件的全固态光束扫描技术。基于薄膜铌酸锂材料的电光效应（不仅具有快速的调制速度，而且具有较大的电光系数，从而可以实现较高的调制效率），西北工业大学机电学院空天微纳系统教育部重点实验室研制出两大类LNOI光束操控芯片：（1）光学相控阵芯片；（2）焦平面阵列芯片。本课程介绍全固态光束操控芯片技术，重点讲解LNOI光学相控阵和焦平面阵列及其核心组件设计方法，以及薄膜铌酸锂波导制备工艺，并探讨提升LNOI光束操控芯片性能的方法，包括相位调制、传输损耗、旁瓣抑制、辐射效率等。

课程提纲：

1. 铌酸锂电光效应及光子器件；

2. 全固态光束操控芯片；

3. 光束耦合方法及光栅耦合器设计；

4. LNOI光分束器设计及远场光斑旁瓣效应；

5. LNOI相移器结构设计及初始相位校准方法；

6. LNOI波导制备工艺及及传输损耗；

7. LNOI焦平面阵列光束扫描芯片性能测试；

8. LNOI光束操控技术总结及展望。

课程十二：基于薄膜铌酸锂的耦合器和分束器

老师：江南大学 教授 倪屹（点此查看老师简介）

耦合器（Coupler）和分束器（Splitter）是光子集成回路（PIC）中核心的无源器件，主要用于实现光信号在不同波导或通道之间的能量转移与分配。以光纤与铌酸锂光波导之间的耦合为例，目前主要有两种方法：端面耦合法和垂直耦合法。铌酸锂光波导与光纤尺寸之间的模式不匹配会让两者之间的耦合变得极为困难。在端面耦合中，通常采用锥形波导及拉锥透镜光线结构来提高端面的模式匹配度。与端面耦合器相比，垂直的光栅耦合器可以放置在铌酸锂光波导基片上的任何位置，并且不需要对铌酸锂光波导进行后续的端面抛光，便能够满足光子集成回路对芯片上器件集成的需求。此外，随着智能光互连系统朝着高速率、低功耗、动态可重构的方向发展，基于薄膜铌酸锂的分束器需求呈现显著增长趋势。为此，江南大学倪屹教授团队研发了基于铌酸锂薄膜的三波导耦合可重构偏振分束器，提供一种高效灵活的偏振控制方法。本课程首先概述耦合器与分束器基础知识，然后分别详解基于薄膜铌酸锂的光波导、耦合器、分束器关键技术，并阐述铌酸锂与硅光异质集成中的耦合技术与实现路径，最后介绍上述器件的典型应用及展望未来发展趋势。

课程提纲：

1. 耦合器与分束器概述：工作原理、分类及应用场景；

2. 薄膜铌酸锂光波导的结构设计与制备技术；

3. 基于薄膜铌酸锂的耦合器设计与优化；

4. 基于薄膜铌酸锂的分束器设计与优化；

5. 铌酸锂与硅光异质集成中的耦合技术与实现路径；

6. 薄膜铌酸锂耦合器与分束器的典型应用与未来展望。

课程十三：基于薄膜铌酸锂微腔的光频梳

老师：南京大学 助理教授 贾琨鹏（点此查看老师简介）

光学频率梳（Optical Frequency Comb，简称：光频梳）是一种由一系列等间距、相干性良好的激光谱线组成的光源，其频率间隔稳定、谱线数量多，形似“梳齿”状排列。在微谐振腔中产生的孤子光频梳作为一种高相干光源，具有高集成度、低功耗以及低相位噪声等优点，因此具有广泛的应用前景，包括精密测量与光学计量、高分辨率光谱分析、下一代相干光通信、微波光子学与信号处理等。并且，通过色散工程方式实现的倍频程带宽的孤子光频梳可以实现芯片级2f-3f或f-2f的自参考方案，这使得微腔孤子光频梳具有作为新的频率标准的潜力。然而，由于泵浦中心频率抖动以及高功率下引起的热效应，实现长期稳定的微腔孤子光频梳通常需要额外的反馈机制或者辅助激光，这无疑增加了孤子光频梳对光学系统的小型化以及光频梳调控的难度。近年来，基于绝缘体上薄膜铌酸锂（LNOI）的片上光子器件因其宽带低损耗光学透明窗口、优异的二次非线性效应、电光调制效率而引起了深入而广泛的研究和发展。此外，薄膜铌酸锂材料同样具有可观的三阶非线性系数，因此可用于构建片上微腔孤子光频梳的核心器件：微谐振腔。尤其是薄膜铌酸锂微谐振腔中的光折变效应与热光效应对孤子动力学过程的影响正好相反，这为孤子光频率梳的产生提供了一种直接有效的新机制。本课程首先概述光频梳基础知识，然后介绍微腔光频梳产生原理和研究进展，重点讲解基于薄膜铌酸锂微腔的光频梳机理与技术，最后针对微腔光频梳进行技术总结与展望。

课程提纲：

1. 光频梳概述：定义、分类、应用；

2. 微腔光频梳产生原理和研究进展；

3. 基于薄膜铌酸锂微腔的光频梳机理和特性；

4. 薄膜铌酸锂微腔的设计、制备和表征；

5. 微腔光频梳技术总结与未来展望。

课程十四：薄膜铌酸锂光子学器件与集成芯片

老师：华南师范大学 副研究员 陈楷旋（点此查看老师简介）

铌酸锂（LiNbO₃），作为应用最广泛的非线性光学晶体之一，近十年来由于薄膜铌酸锂（TFLN）晶圆的出现而再次获得了学术界与产业界的关注。基于薄膜铌酸锂的集成光子学器件的优越性能已在众多应用中得到演示，包括光信息处理、激光雷达（LiDAR）、光学频率梳、微波光子学和量子光学等。2020年，薄膜铌酸锂器件通过光刻技术在6英寸晶圆上的成功制备，推动了薄膜铌酸锂加工从实验室逐步走向产业化。薄膜铌酸锂光子学器件的研究主要聚焦于利用电光、声光、二阶/三阶非线性效应进行光调制或频率转换；最近数年，掺杂稀土离子（例如Er³⁺）还成功赋予铌酸锂增益特性，实现了片上铌酸锂放大器和激光器。随着基于薄膜铌酸锂的光源、光调制、光探测等重要器件的实现，铌酸锂集成光路（PIC）有望像硅基集成电路一样，成为高速率、高容量、低能耗光学信息处理的重要平台。华南师范大学陈楷旋致力于硅基及薄膜铌酸锂光集成芯片的研究，主要包括光耦合器、波分复用器、模式处理器件、电光调制器，并开展光子学器件与集成芯片在光通信、光传感、光计算等方面的应用探索。本课程首先介绍薄膜铌酸锂光波导设计与加工，然后详解薄膜铌酸锂无源和有源光子学器件，以及薄膜铌酸锂异质集成技术及集成芯片，最后分析当前面临的挑战和潜在的解决方案。

课程提纲：

1. 薄膜铌酸锂光波导设计与加工；

2. 薄膜铌酸锂无源光子学器件：耦合器、偏振处理器、波分复用器、谐振器等；

3. 薄膜铌酸锂有源光子学器件：电光调制器；

4. 薄膜铌酸锂异质集成技术及集成芯片；

5. 薄膜铌酸锂光子学器件当前挑战和解决方案。

课程十五：基于氮化硅-铌酸锂平台的快速调频激光器

老师：上海交通大学 助理研究员 郭宇耀（点此查看老师简介）

激光雷达（LiDAR）是一种高精度空间感知技术，其凭借测量距离远、探测精度高、波束指向性好，以及适合暗光环境等优势被广泛应用于汽车自动驾驶、机器人导航、环境监测、地形测绘和测量、增强现实（AR）等多个领域。调频连续波法（FMCW）作为激光雷达的一种测距方法，相比直接飞行时间法（dToF），其具有探测精度高、环境抗干扰能力强，以及能够同时获取位置与速度信息等优点。上海交通大学陈建平教授团队郭宇耀等研究人员将快速调频激光器与电光频率梳相结合，提出了一种超快出点率的并行FMCW激光雷达探测方案。快速调频激光器基于氮化硅-铌酸锂混合材料平台，能够同时利用“氮化硅的低损耗”和“铌酸锂的高调制带宽”优点，实现了高性能的超快调频连续波源，达到了55 nm的调谐范围、70 dB的边模抑制比、188 Hz的本征线宽、6 kHz的积分线宽。该激光器最高可以达到10 MHz的扫频速度，并在该速度下实现0.63%的相对非线性度、1.75 GHz扫频带宽、2.7 cm的空间测距精度（@1.92 m距离），达成的35 PHz/s的啁啾速率为目前世界上的最高水平。同时，该激光器用于泵浦电光频率梳的产生，通过线性扫频泵浦激光器，每个梳齿表现出基本一致的扫频特性并发射到不同空间方向上实现并行测距。相关实验利用了23个电光梳齿实现23通道探测和点云图像生成，点云率高达230 MHz，比以往的工作快了1至2个数量级。本课程首先概述调频连续波激光雷达及调频激光器，然后详解氮化硅-铌酸锂调频激光器原理、设计、制备、测试，并展示基于快速调频激光器的激光雷达系统演示，最后针对氮化硅-铌酸锂调频激光器进行技术总结与展望。

课程提纲：

1. 调频连续波激光雷达及调频激光器概述；

2. 氮化硅-铌酸锂调频激光器原理；

3. 氮化硅-铌酸锂调频激光器设计；

4. 氮化硅-铌酸锂调频激光器制备；

5. 氮化硅-铌酸锂调频激光器测试及激光雷达系统演示；

6. 氮化硅-铌酸锂调频激光器总结与展望。

六、培训报名及培训赞助咨询

报名咨询：请发送电子邮件至PENGLin@MEMSConsulting.com，邮件题目格式为：报名+薄膜铌酸锂技术及光子学器件+单位简称+人数。

培训赞助：请致电联系彭女士（17368357393），或麦姆斯咨询固话（0510-83481111）。

麦姆斯咨询
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