基于光波导的芯片间光互连网络的设计与实现

本书主要介绍了一种基于光波导的芯片间光互连网络，它将光互连层引入到常规电路板中，克服了电路板上芯片间电互连的高速瓶颈，具有创新性，对发展宽带、高速、大容量信息通讯网和高性能计算机并行处理和传输系统，具有重要的现实意义和应用前景。本书的研究对象为基于波导的芯片间光互连网络，首先从Maxwell方程出发，分析阶跃型平板波导中的波动方程以及场分布的解的形式和相关参量，详细推导出FDBPM求解光在波导中传输的过程；其次提出一种新型的PCB上芯片间光互连的基本结构，主要包括：VCSEL激光器、波导耦合器、内置光波导和光接收器；光互连层是其实现的关键，充分利用有限差分光束传输法来设计和分析光互连层。对所设计的矩形多模光波导仿真分析显示，其传输效率将大于99%。接下来，系统研究光波导的制备工艺，通过实验摸索，总结出一套刮刀法制作光波导的工艺流程；最后，在PCB板上成功制作出基于2×2 Mesh的光互连网络演示系统。它采用阵列式VCSEL/PIN垂直腔表面发射并行光发射/光接收模块，通过PCB板中光波导层进行光信号传输。