个人简介
李晨晖博士于2011年获得天津大学应用物理学学士学位;2014年获北京师范大学硕士学位;2018年6月在荷兰埃因霍温理工大学取得博士学位,并获得荣誉博士称号(5%),获得2018国家优秀自费留学生奖学金。2022年6月加入浙江大学信电学院,任百人计划研究员,之江实验室
光电 智能计算研究中心PI。
李晨晖博士在硅基光电融合前沿技术、芯片封装技术和高速光通信等方面开展了深入的研究,研究工作主要包括芯片到芯片的光互连以及2.5D、3D等异质集成技术。曾经先后工作于欧盟第七框架项目、地平线等研究项目。开发用于光电集成的硅中介载片和硅光中介载片及其相关工艺,完成多款高带宽,高密度光电收发器演示。组织并完成多项目晶圆流片,开展了多项国际研究合作。成果发表于IEEE系列期刊与会议,作为第一作者与合作者发表(会议)论文30余篇,
授权发明专利2项。
研究领域
· 光电混合集成
· 光电共封装
· 芯片间光互连技术
近期论文
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1. 小型化多维硅中介的光电集成
(1) Li, Chenhui; Li, Teng; Guelbenzu, Gonzalo; Smalbrugge, Barry; Stabile, Ripalta; Raz, Oded; Chip Scale 12-Channel 10 Gb/s Optical Transmitter and Receiver Subassemblies Based on Wet Etched Silicon Interposer, Journal of Lightwave Technology, 2017, 35(15): 3229
(2) Li, Chenhui; Ripalta, Stabile; Teng, Li; Barry, Smalbrugge; Gonzalo, Guelbenzu de Villota; Oded, Raz; Wet-Etched Three-Level Silicon Interposer for 3-D Embedding and Connecting of Optoelectronic Dies and CMOS ICs, IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology, 2018, 8(4): 570-577
用于制备3D硅中介层的工艺流程。包括(a)PECVD 氮化硅(SiNx); (b)第一步湿法刻蚀;(c)第二步湿法刻蚀;(d)3D图形的光刻(e)化学电镀工艺;(f)光学通孔;(g)倒装焊与透镜安装。
(a)3D晶圆表面的光刻结果;(b)光学硅通孔以及高频耦合传输线。使用2.5D 嵌入封装的 100 Gb/s光收发器的正(c)反(d)面照片;及其各个通道在25.8Gb/s PRBS31实时测试结果(e)发射器(f)接收器。
2. 集成化光学通道复用
并行光连接通过增加通道数量来提高连接密度,进而提高光模块的总数据传输容量,二维光学矩阵互连是一个重要的研究方向。但是实现这个方案,需要特殊的二维阵列芯片和二维光接口。李晨晖博士提出了一种新型的封装方法,实现了低成本高效的二维光学输入/输出,并且将这种方法用于Tb级模块组装。设计实现紧凑的低成本光纤-芯片接口,可最多容纳64个通道。针对光纤接口,提出使用四个12通道的垂直腔激光器(VCSEL)并列成为48通道的矩阵发射器模块。它们通过倒装的方式结合在硅中介层上,形成了250 μm间距的独立点阵。同时,在硅中介上,使用四个驱动芯片,通过高带宽(50GHz的损耗仅为-1.5dB)的共平面波导VCSEL连接,实现了48光通道的独立控制与高速驱动。同时,VCSEL通过湿法蚀刻的光学通孔与光学接口耦合,进而耦合到标准光纤中,耦合效率达到-1dB。组装好的4×12通道光发射器模块提供的最大数据速率达到720Gb/s。由于单通道带宽>50GHz,平台可以支持>4.8Tb/s传输速率。
对于远距离传输,通常需要提升单根光纤容量,这时利用另外的物理通道可以极大地提升带宽,申请人设计并完成了利用波长的波分复用(WDM)技术和利用传播模式的模式复用(MDM)的光电系统集成。与贝尔实验室合作的模式复用的工作,通过设计C波段单模VCSEL的三角矩阵(d),通过多平面转换器,实现了高斯光束到厄米高斯模式的低损耗转换(f),并且进行10模式复用的单根光纤传输28km,传输速率达到200Gb/s。
(3) Li, Chenhui; Xi, Zhang; Teng, Li; Oded, Raz; Ripalta, Stabile ; 48-Channel Matrix OpticalTransmitter on a Single Direct Fiber Connector, IEEE Transactions on Electron Devices, 2018, 65(9): 3816-3822
(4) Li, Chenhui; Chen, Haoshuo; Fontaine, Nicolas Keith; Farah, Bob; Bolle, Cristian; Ryf, Roland; Mazur, Mikael; Raz, Oded; Neumeyr, Christian; Alvarado-Zacarias, Juan Carlos; Amezcua Correa, Rodrigo; Bigot-Astruc, Marianne; Sillard, Pierre; Neilson, David ; Co-Packaged Optics with Multimode Fiber Interface Employing 2-D VCSEL Matrix, Journal of Lightwave Technology, 2022, 0(0): 1-1
(a)多项目晶圆流片照片;(b)共平面波导以及48路光通孔(c)共平面波导的测试结果,显示在50GHz的插损仅为-1.5dB和<20dB的串扰和反射(d)用于模式复用的共封装光发射器;(e)720G发射器测试照片;(f)10个高斯光束转为高阶厄米高斯模式的传输结果。
在欧盟地平线项目PASSION中,与米兰理工大学(意大利), VTT(芬兰),Vertilas(德国)等学术界和工业界合作伙伴进行了深入合作,研发基于C波段(1550nm)单模VCSEL与硅光子芯片的集成,以实现密集模式复用(DWDM)的光发射器。设计的硅光芯片照片如图 7c正面、d反面,和模块封装e。所提出的背入射的微透镜系统,可为硅光子芯片提供高效光源耦合。透镜系统包括硅波导末端的45°全反射镜,3D腔结构和光学微透镜,设计如a。工艺结果的电子显微照片展示了VCSEL的微透镜和连接电路b。
(5) Li, Chenhui; Bhat, Srivathsa; Stabile, Ripalta; Song, Yuchen; Neumeyr, Christian; Raz, Oded ; Hybrid Integration of VCSEL and 3-μm Silicon Waveguide Based on a Monolithic Lens System, IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology, 2022, 0(0): 1-1
(a)用于C波段VCSEL与硅波导耦合的结构设计;(b)在硅光晶圆背面通过工艺制作的微透镜系统与VCSEL的连接凸点照片;40 通道100GHz间隔的DWDM硅光芯片(c)正面(d)反面照片;(e)封装陶瓷基板,包含电连接、光纤耦合和散热设计。