甚短距離光互連協(xié)議的研究及硬件實現(xiàn)的開題報告

甚短距離光互連協(xié)議的研究及硬件實現(xiàn)的開題報告一、研究背景隨著數(shù)據(jù)中心和超級計算機應(yīng)用的迅猛發(fā)展，對于高速、低延遲、節(jié)能的互連技術(shù)需求也越來越高。而傳統(tǒng)的銅線互連技術(shù)在高速和長距離應(yīng)用上存在著很多的局限性，如信號衰減、串?dāng)_、電磁干擾等問題。因此，基于光通信技術(shù)的甚短距離光互連技術(shù)也逐漸受到了廣泛關(guān)注。目前，商用的甚短距離光互連技術(shù)主要分為兩類：一類是采用基于VLC（Vertical-CavitySurface-EmittingLaser）的光模塊，工作距離不超過100m；另一類是采用銅介質(zhì)，在介質(zhì)中刻出波導(dǎo)，使得光可以在介質(zhì)中傳輸。但是兩種技術(shù)都存在一些問題，如VLC光強不足、功耗較高、成本也比較高；基于銅介質(zhì)的波導(dǎo)研發(fā)及制造較為復(fù)雜，成本也比較高。因此，本研究將探究一種新型的甚短距離光互連技術(shù)，即基于GaAs基底的混合集成的甚短距離光互連技術(shù)。該技術(shù)的方案是在GaAs基底上實現(xiàn)薄膜器件（VCSEL、PD等），同時采用微波射頻（RF）基帶信號傳輸，以達(dá)到高速、低功耗、低成本、可靠的甚短距離光互連技術(shù)。二、研究內(nèi)容1.技術(shù)方案設(shè)計：基于GaAs基底的混合集成的甚短距離光互連技術(shù)的方案設(shè)計，包括系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計、傳輸鏈路的設(shè)計，射頻接口設(shè)計等。2.系統(tǒng)建模與仿真：對設(shè)計的甚短距離光互連技術(shù)方案進(jìn)行系統(tǒng)建模和仿真，評估其性能優(yōu)劣，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)優(yōu)。3.硬件實現(xiàn)：根據(jù)設(shè)計方案，進(jìn)行硬件設(shè)計制作，包括VCSEL諧振腔的設(shè)計、PD的設(shè)計、混頻器、硬件接口模塊等。4.系統(tǒng)測試與性能評估：進(jìn)行系統(tǒng)測試，測試其性能指標(biāo)，如傳輸速率、功耗等，并進(jìn)行性能評估和比較分析。三、技術(shù)創(chuàng)新點1.采用基于GaAs基底的混合集成技術(shù)，可以實現(xiàn)VCSEL/PD的低功耗、高效率、高速驅(qū)動。2.采用RF基帶信號傳輸，可以減少附加在調(diào)制信號上的噪聲和失能，提高系統(tǒng)性能。3.采用混合高速數(shù)字/模擬電路設(shè)計，實現(xiàn)精細(xì)的電路控制，提高系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。四、研究意義1.提高了甚短距離光互連技術(shù)的可用性和可行性，拓寬了其應(yīng)用范圍。2.通過該技術(shù)的研究和開發(fā)，為光互連技術(shù)在數(shù)據(jù)中心、超級計算機等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新的思路和方法。3.該技術(shù)的研究成果也可以為甚短距離光互連技術(shù)制造商提供關(guān)鍵技術(shù)和可靠性測試方法。五、研究計劃1.方案設(shè)計：2021年7月至2021年8月2.系統(tǒng)建模與仿真：2021年9月至2021年11月3.硬件實現(xiàn)：2022年1月至2022年5月4.系統(tǒng)測試與性能評估：2022年6月至2022年8月六、研究條件與要求1.設(shè)計實驗室：光電探測與光通信實驗室。2.設(shè)計平臺：光電探測與光通信實驗室已有的設(shè)備。3.設(shè)計工具：MATLAB,HSPICE,ADS等輔助設(shè)計工具。4.材料資源：VCSEL/PD等硬件器件的制造材料和設(shè)備。5.人員要求：一個碩士研究生負(fù)責(zé)該項研究，需要有基本的光電學(xué)、電子學(xué)、計算機科學(xué)等專業(yè)知識。同時，還需要具備一定的實驗技能和團(tuán)隊合作能力。七、參考文獻(xiàn)1.ThiloStadelmaier,AndreasHofmann,RaffaelD?rig,etal.(2017)On-chipopticalinterconnectsfortera-scalecomputingsystems[J].JournalofLightwaveTechnology,35(5):890-910.2.Y.Gan,X.Sun,L.Huang,etal.(2016)Low-costwafer-scalepackagingofGaAs-basedVCSELsforhigh-speedopticalinterconnects[J].OpticsLetters,41(6):1208-1211.3.S.Das,S.Chaubey,V.S.Kamat,etal.(2020)Hybridelectro-opticinterconnectsusingGaAsintegratedphotonicsandRFwaveguides[J].OpticsExpress,28(11):16797-16807.4.SarojKumar,A.K.Srivastava,andSudhirChandra(2017)Opticalinterconnectsforshort-distancecommunication:anovervi