一、Study on a Multiplexer a 40 Gb/s OTDM System（论文文献综述）
江梦月[1]（2021）在《基于WDM-MDM系统的无MIMO双向传输研究》文中研究指明
陈宇[2]（2021）在《PCIe物理层低延迟技术研究》文中指出随着PCIe协议的发展,PCIe接口的产品速度越来越快,但数据传输过程中依然存在一些延迟,故降低PCIe接口的延迟已经成为当前研究的重点课题。因此,本论文针对上述问题,在深入分析物理层发送逻辑和接收逻辑的基础上,对加解扰模块和弹性缓冲器模块进行了优化,并进行了功能仿真和FPGA原型验证,以期降低PCIe接口的延迟。主要内容为:（1）在加解扰模块,通过两种方法进行了设计。一方面,采用常见的并行扰码,进行了16位扰码器与解扰器的设计,并分别设计了扰码序列生成子模块和数据处理子模块。另一方面,针对扰码序列的生成过程进行简化,通过并行扰码和存储器扰码相结合的方式,将已经计算好的扰码序列提前存入ROM,避免了复杂的组合逻辑运算。同时,通过两级流水线技术进行优化,一级流水线用于产生扰码序列、另一级流水线用于对数据进行加扰,减小了50%的延迟,加快了扰码的进程。（2）在弹性缓冲器模块,也使用两种设计方法进行了设计。弹性缓冲器的深度一般设置为8,本文针对大部分PCIe设备链路宽度>1的情况,另外设计了深度为6的弹性缓冲器。两种弹性缓冲器均采用常半满方式进行设计。深度为6的弹性缓冲器中,二进制码和格雷码的转换部分要对格雷码进行重组,确保以较为简单的方式实现,其他的模块相应发生改变。通过减小弹性缓冲器的深度,理论上减小了25%的数据包处理延迟。（3）对加解扰模块和弹性缓冲器模块进行了功能仿真和FPGA原型验证。通过对比不同激励信号下模块的仿真波形和预期的输出响应,发现这些模块都可以正确实现其功能。在FPGA验证时,根据各种数据包结构结合物理层功能设计激励器。通过采样观察FPGA的信号数据,也表明各关键模块能够按照协议要求较好地完成数据的传输。最后通过分析时序结果,得出经过存储器扰码优化后的加解扰模块相比于未优化的模块延迟有所降低。本论文优化设计了加解扰模块和弹性缓冲器模块,仿真和原型验证均可以正确运行,并且对于降低PCIe延迟方面具有一定的工程实践意义。
黄兴[3]（2021）在《高能物理实验探测器读出系统由抗辐照高速光收发芯片设计》文中研究说明大型强子对撞机LHC是由CERN领导建造的目前世界上最大、能量最高的粒子加速器。它的4个对撞点上有ALTAS,CMS,LHCb和ALICE四个大型物理实验探测器,其中ATLAS和CMS探测器于2012年发现了“上帝粒子”希格斯玻色子而闻名。为了支持和扩展高能物理实验的研究范围,LHC将分三个阶段进行升级。升级后的LHC,称为高亮度LHC（HL-LHC）,将以14 TeV的质心能量运行,其亮度将提高5到10倍。HL-LHC亮度的升级对在其对撞点的探测器如ATLAS提出了新的要求,同时HL-LHC会产生更多的粒子碰撞、更海量的数据输出,对探测器上的光纤数据传输带宽提出了更高的要求。在高能物理实验中,供电系统,散热系统和探测器都安装在一个极紧密的空间,光纤通信还受到低温、高辐照以及供电功率的限制。探测器上的通信系统不能和商业系统一样随时检测更换,所以高能物理中的光纤通信系统必须具有极高可靠性和低功耗,并且适应探测器对撞点附近的低温和高辐照环境。实验证明在低温和高辐照的环境下,VCSEL激光器的前向电压会升高,在LHC高辐射剂量要求下前向电压升高会更为明显,最终导致探测器上光通信系统不能正常工作。因此,研究适合在低温和高辐照环境下工作的高速光收发芯片及小尺寸的光模块,是HL-LHC升级中的关键技术之一。本文首次在高能物理实验高速VCSEL驱动电路中引入了对辐照累积效应自适应的电荷泵,该电荷泵能依据VCSEL辐照累积效应损伤情况而自动提升驱动电压,解决了在低温和高辐照的特殊环境下VCSEL激光器不能使用的问题。我们设计出的四通道高速驱动芯片,cpVLAD,在驱动电路与电荷泵间建立反馈机制,实现了电荷泵输出自动跟踪VCSEL前向电压随辐照累积的变化。电荷泵噪声大是传统高速光驱动芯片不采用的直接原因,本设计利用差分结构输出级电路有效抑制了电荷泵噪声。cpVLAD芯片采用片上AC耦合消除了多电压导致的片内共模电压不一致,且AC耦合电路中能调整输出信号交叉点,优化了输出信号的固有时间抖动。本文设计的cpVLAD芯片能在1 MGy辐照剂量、-35℃～+65℃温度下实现4数据通道每个通道10 Gbps的高速传输。这个数据传输速度是目前高能物理实验中达到的最高单通道速度。自2000年以来,特别是最近10年,专用集成电路在高能物理实验中得到广泛的应用。但集成电封装成本一直是一个大难题。在物理科研前沿的实验中使用的芯片数量往往只有几十到几万。这和工业界的百万级量产或特殊领域有几乎无限资源的支撑相比,物理工作者必须自力更生,自己找到解决问题的方案。目前高能物理实验中采用的光发送芯片和接收芯片都是独立的,本文首次整合了不同功能的光发送芯片和光接收芯片,实现了可配置成两发或两收或一发一收的两通道单片收发专用集成电路DLAS10。此尝试扩大了使用面、提高了产能,在一定程度上提供了一个解决高能物理实验小批量光传输芯片成本高问题的方案,特别是封装成本。这些多功能的整合也带来了一些技术困难,本文从以下几个方面展开研究:首先采用有源负反馈结构的限幅放大器,解决了由于工艺角和辐照等引起的带宽增益不平衡问题:其次通过提高输出级的驱动能力,实现了配置成发送时的TOSA（封装好的激光器）驱动和接收时的PCB传输线的兼容;第三在DLAS10芯片中设计了 I2C、DAC等模块,实现了发送接收通道的灵活编程配置。基于DLAS10芯片,作者设计出适用于高能物理实验前端读出系统紧凑环境的小尺寸、多功能的多个光模块,MTRx+/MTx+/MRx+。在高能物理实验应用中一个实例（ATLAS液氩量能器）的水冷系统将光模块的高度限制在6 mm以下。工业标准的SFP+光模块高14mm。在可编程抗辐照收发芯片DLAS10的基础上,结合TOSA/ROSA,我们设计定制了用于连接TOSA/ROSA与商用LC接口的连接器,实现了多功能的收发光模块MTRx+、双通道发送光模块MTx+和双通道接收MRx+,光模块整体高度仅为5.9 mm,光模块MTRx+在输入灵敏度及功耗等方面也都处于领先地位。基于cpVLAD芯片,作者设计出目前为高能物理实验探测器研发的光模块中通道密度最高的光模块QTRx。光模块(QTRx的尺寸只有10 mm×20 mm×4 mm,采用MT光接口,提供4发送4接收的光纤通道。此项研究为解决高能物理实验探测器空间限制问题也提供了一个方案。目前上述的两款芯片及多款光模块均已完成设计和测试工作（除QTRx外）,所有指标均符合高能物理实验光纤数据链路的设计指标,可以用在高能物理实验中。
陈坤晗[4]（2021）在《264通道高性能经颅磁刺激（TMS）磁场检测系统的设计》文中进行了进一步梳理经颅磁刺激（Transcranial Magnetic Stimulation,TMS）是一种对人脑进行非侵入式刺激的技术,目前正在被广泛地研究并迅速发展。TMS利用一个短暂的脉冲电流激励TMS线圈产生一个TMS脉冲磁场,从而诱发线圈下方的大脑区域产生感应电场。感应电场在大脑中引起生物电流并在组织中传导,从而改变皮质层神经元的运动电位,最终影响大脑代谢和神经活动。目前对于TMS的研究主要是使用头模型进行TMS刺激强度、聚焦性、深度等的仿真,从而优化TMS线圈的结构和激励源的参数,然而对于TMS设备产生的实际TMS磁场的研究和评估却非常少。由于实际设备与理论仿真存在偏差,仿真结果不能完全替代实际结果。因此为了提高TMS的安全性和可靠性,在生物实验和临床治疗前,对实际TMS磁场进行检测与评估是至关重要的。本文设计了264通道高性能TMS磁场检测系统来完成TMS磁场的预检测工作。本文对不同的磁场检测方法进行了分析,设计了磁场测量传感器,实现对磁场信号的采集。评估了系统的实际需求,确定了TMS磁场采集的方案。文中详细介绍了数据采集（Data Acquisition,DAQ）卡的硬件设计要点、控制方案、数据流传输过程、同步性分析等。文中还介绍了滤波算法的硬件加速设计,大大提高了滤波的实时性,解决了系统在数据处理速度方面的瓶颈。同时,采用了规范的评估方法对系统的性能进行了多方面的评估工作,保证系统在功能和性能上均能有非常突出的表现。整个磁场检测系统的设计方案主要包括磁场采集系统、数学形态学滤波（Mathematical Morphological Filtering,MMF）硬件加速和磁场检测系统性能评估三个部分。采用三维磁场测量传感器阵列对TMS磁场信号进行采集,将磁感应强度转换为感应电动势,用于后端DAQ卡的采集。基于星型结构的DAQ卡能够实现264通道同步采集,最大采样率达到4 MSps/ch,分辨率为14位。通过对DAQ卡的校准,通道的平均信纳比和串扰分别能够达到65.1 d B和-83.4 d B。DAQ卡上使用现场可编程门阵列对每个通道的EMF信号进行MMF的硬件加速,加速效果相对于PC提升了约445倍,实现了实时滤波的目的。在Qt Creator5.12中开发了监控软件,对数据进行处理、显示和备份。实验表明,该磁场检测系统的平均相对误差为2.19%,适用于各种TMS设备的校准,在多通道、实时性、同步、动态性能、数据吞吐量、数据可视化等方面都具有突出的优势。
刘阳[5]（2020）在《基于光学频率梳的WDM-RoF系统研究》文中研究指明光载无线通信（RoF）技术综合了光纤通信和无线通信的优点,能够有效解决高频微波信号难以长距离传输的问题。为了进一步提高RoF系统的通信容量和降低建设成本,将RoF系统与波分复用（WDM）技术相结合为WDM-RoF系统,可以充分利用光纤的带宽资源,是实现未来移动通信系统高频微波信号长距离传输和大范围覆盖的重要手段。利用光学频率梳为WDM-RoF系统提供多载波光源,可以降低系统的光源成本,有利于系统的扩展和重构。本文围绕基于光学频率梳的WDM-RoF系统,对光学频率梳的产生技术、无线接入WDM-RoF系统和有线与无线接入融合WDM-RoF系统进行了研究,具体研究内容如下。提出了一种基于双平行马赫曾德尔调制器（DPMZM）和电吸收调制器（EAM）的光学频率梳产生技术。建立了理论模型,利用光通信系统仿真软件Opti System进行了研究,分析了光源的中心频率、光源的线宽、光源的功率、射频驱动信号频率和EAM偏置电压对光学频率梳的影响。通过调节和优化器件的工作参数,产生了平均功率为-15.93d Bm,平坦度为0.94d B的光学频率梳。提出了一种基于光学频率梳和载波重用的双毫米波WDM-RoF系统。在基站（BS）中可同时产生双毫米波信号;双毫米波信号由不携带下行信号的光载波和携带下行信号的正负二阶边带分别拍频产生,克服了功率周期性衰落效应和比特走离效应;BS中上行信号由中心站（CS）中预留的光载波承载,实现了BS上行传输的无光源化。建立了理论模型,利用光通信系统仿真软件Opti System对基于光学频率梳和载波重用的双毫米波WDM-RoF系统的性能进行了研究。结果表明,下行链路五个WDM通道承载5×10Gb/s下行信号经40km SMF传输后产生30GHz和50GHz双毫米波信号的平均功率代价分别为0.95d B和1.11d B;上行链路五个WDM通道承载5×10Gb/s上行信号经40km SMF传输的平均功率代价为0.46d B。该WDM-RoF系统实现了低功率代价的高效传输。提出了一种基于光学频率梳和偏振复用的有线与无线融合WDM-RoF系统。采用偏振复用技术,仅利用一根光载波就可以完成一个WDM通道上、下行有线与无线信号的传输,提高了载波利用率;BS中上行信号由光纤光栅（FBG）反射的光载波承载,无需本地光源,简化了BS的配置;在BS中可同时实现有线接入与无线接入,保证了用户接入方式的灵活性。建立了理论模型,利用光通信系统仿真软件Opti System对基于光学频率梳和偏振复用的有线与无线融合WDM-RoF系统的性能进行了研究。结果表明,下行链路十个WDM通道承载10×10Gb/s下行信号经25km SMF传输后有线接入链路与无线接入链路的平均功率代价分别为0.34d B和0.71d B;上行链路十个WDM通道承载10×10Gb/s上行信号经25km SMF传输后有线链路与无线链路的平均功率代价分别为0.26d B和0.24d B。该有线与无线融合WDM-RoF系统具有良好的传输性能。
王心怡[6]（2020）在《基于硅基光学延迟线的波长-模式脉冲交织器研究》文中认为硅基光电子集成芯片具有尺寸小、集成度高等优点。近年来,它们受到了学术界的广泛关注。随着各类硅基光电子分立器件性能的提高,人们越来越不满足于单一器件的功能实现,而是往大规模集成化方向发展,即把多个电子和光子分立元件集成在同一芯片上,实现复杂的功能。硅基光电子技术以其高集成度和互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容的优势,近些年来在数据通信等领域发挥着重要作用。基于硅光技术,人们对各种类型的激光器、调制器、探测器和光开关展开了深入研究。光延迟线在光通信领域具有很好的应用前景,基于延迟线结构的脉冲复用可以提高光脉冲的重复率,从而生成高频脉冲。高频脉冲在数据通信、光子信号处理、光学模数转换等领域中起着重要作用。本文对基于光延迟线结构的片上集成光子器件进行了研究。利用多种光脉冲交织复用方式,实现了脉冲重复率的提升,可用于对微波信号的高速光采样。首先,论文介绍了延迟线芯片的基本概念和参数指标,并讨论了其具体结构和实现方案。从延迟调节范围、调节精度、传输损耗、功耗和芯片尺寸等角度出发,阐明了延迟线的结构特征,为下文各种脉冲交织器的实现提供理论依据。接着,论文从脉冲复用方式入手,分别研究了波分复用（WDM）和模分复用（MDM）的几个关键器件,并介绍了各种器件结构的工作原理和设计方案。对于MDM器件,本文分析了波导中支持的多种模式,并对波导耦合生成的高阶模式进行了仿真分析。本文还对波长-模式交织器所用到的分立器件和整个系统进行了仿真,证明了波长-模式交织方案的可行性。接着,为了实现脉冲的时分复用,本文提出了一种连续可调的延迟线,该延迟线结合了环形谐振器和马赫-增德尔干涉仪（MZI）开关阵列。开关阵列提供大范围数字式延迟调节,而微环则提供小范围延迟微调。开关采用MZI级联结构,提高了开关消光比。延迟线芯片在60 nm厚的硅波导平台上实现,平均波导损耗为0.35 d B/cm。最大延迟调节范围为1.28 ns,片上插入损耗为12.4 d B,包括由测试端口引起的损耗。在不同延迟时间下,30 Gbps开关键控（OOK）信号通过延迟线芯片传输具有较高的信号保真度。该光学延迟线芯片具有可重构性,可以用于调整脉冲序列。光脉冲多路复用基于延迟线芯片实现,开关被设置为均匀分光比。这样的光时分复用（OTDM）方案可用于产生高重复率脉冲串,可应用于光学采样。调整开关分光比和可调光衰减器（VOA）的衰减值提供不同的脉冲幅度时,可实现准任意波形生成（QAWG）。基于延迟线芯片实现OTDM和QAWG,证明了该芯片的灵活性和可重构性,能作为可编程光信号处理器使用。本文还对如何进一步提升延迟线芯片性能进行了讨论。随后,本文提出并实现了一个基于硅光集成平台的8通道波长-模式光脉冲交织器。波长和模式复用技术相结合,可以提高脉冲的重复率,而同时又不会增加单维度复用的复杂性。交织器使用级联MZI结构作为波分复用（解复用）器,将非对称定向耦合器用作模式复用（解复用）器,并将各种长度的硅波导用作延迟线。论文对交织器各个分立器件参数（如波导损耗、延迟误差和通道带宽等）对交织脉冲的损耗、延迟间隔、峰值能量、脉冲宽度和串扰等一系列指标影响进行了研究,为交织器的实现奠定了基础。实验验证了脉冲序列具有125 ps的时间间隔,延迟误差为3.2%。然后,本文在波长-模式交织器的基础上,将脉冲幅度调节和高速采样功能纳入,构成了一个硅光集成的光学采样系统。高重复率光学采样脉冲是通过将低重复率输入光脉冲与WDM和MDM相结合而获得的。WDM脉冲交织器由具有线性差分延迟的反馈型阵列波导光栅（AWG）构成。它可以实现自动波长对准,且结构紧凑、色散大、损耗低。交织脉冲的幅度可以通过反馈波导中的衰减器进行调节。多模波导中的两个高阶模用来进一步提高脉冲重复率。光学采样脉冲被多模MZI调制器调制,调制器两臂集成了“L型”PN结,提高了调制效率。采样后的脉冲由模式和波长解复用器分开,后端再做并行处理。多模调制器可以实现30 Gb/s OOK调制。多波长脉冲使用由双环耦合马赫-增德尔干涉仪（DR-MZI）构成的WDM滤波器分离,该结构具有较高的消光比。模分复用脉冲交织和分离是由非对称定向耦合器构成的模式复用（解复用）器完成。由于同时使用了波长和模式复用技术,因此脉冲重复率可以大幅提高。在实现的集成芯片中,脉冲重复率提高了8倍,这受限于后端WDM滤波器的数量。所有功能模块,包括高速调制器、偏振分束器、旋转器、延迟线以及WDM和MDM器件,都集成到了单个硅光集成芯片中,充分利用了硅光的集成能力。高速采样芯片的成功研制为在单片上实现模数转换提供了基础。论文最后对研究课题做出了总结,针对硅基脉冲交织器提出了未来研究工作展望。
陈渭杰[7]（2020）在《数据库硬件加速引擎技术研究》文中研究说明在大数据、云计算等新技术的推动下,数据库性能正朝着高吞吐率和低延迟的方向发展。在生物医学工程、信号处理、人工智能等领域,存在着大量的诸如基因组学、蛋白组学的生物医学大数据以及实时信号和视频大数据,这对数据库的查询性能提出了更高的要求。因此,对数据库进行加速、提升数据库的性能,对其在大数据背景下的广泛应用具有十分重要的意义。本文从硬件加速的角度出发,利用可重构硬件作为加速器,以关系型数据库为研究对象,研究数据库的加速引擎技术。首先,针对单加速节点构架处理能力有限的问题,本文提出了一种基于Infiniband的数据库分布式加速构架。此加速构架由产生加速任务的主机节点和执行加速任务的加速节点以及Infiniband网络组成,可以实现多个加速节点对任务的协同并行加速。基于此加速构架,本文完成了一种面向数据库的分布式加速系统。该加速系统主要包含三个组成部分:加速系统协议、软件加速子系统和硬件加速子系统。加速系统协议定义了主机节点通过加速库接口层、加速库抽象层、加速库管理层和加速库驱动层将加速请求卸载至硬件加速器的整个流程;软件加速子系统按照加速协议,主要完成加速功能的注册、加速参数的初始化、加速节点的内存分配以及主机节点与加速节点之间的数据传输;硬件加速子系统承担加速任务的执行,它通过加速功能执行单元-加速IP完成不同的加速任务。第二,针对普通数据库存储引擎查询加速能力不足的问题,本文提出支持过滤查询、投影查询的动态卸载和硬件并行加速的数据库存储引擎。该存储引擎将过滤和投影查询卸载到位于存储设备和主机节点之间的硬件加速器上,实现了数据传输和查询加速的融合。此外,该存储引擎通过表管理器、加速节点管理器和加速节点驱动器的分层设计,使得表的内容分布式地存储到各个加速节点管理的存储设备中,通过多个加速节点并发为过滤和投影查询加速。第三,针对常规数据库的排序和连接运算在吞吐率和延迟方面的不足,本文完成了具有高性能且分别能够处理排序和连接查询的两种算法结构。·针对排序,本文提出了一种高性能top-k排序的算法结构。该结构具有支持可变长度序列和连续输入序列的特性,通过参数数据并行度P的设置,可以调节排序结构的吞吐率和延迟。·针对连接,本文提出了一种基于top-k排序的连接算法以及相应的算法结构,该算法支持在连接过程中提前滤除不存在匹配的元组记录,从而提高连接过程的执行效率。该算法结构不仅有着较高的吞吐率,还可以支持任意长度表之间的连接运算。最后,本文构建了实验平台,对相关技术进行了实验验证。实验结果表明,基于Infiniband分布式加速构架的数据库加速系统能够有效的对排序、连接查询进行加速,支持查询加速的存储引擎能够完成过滤、投影查询的卸载并利用硬件加速器进行有效的加速。
李晨蕾[8]（2020）在《硅基片上模场调控器件研究》文中研究说明随着全球新型冠状病毒肺炎的爆发,人们不得不面临着居家、宵禁、隔离一系列的问题,疫情对整个社会的运转产生了严重的影响。于此同时,人们利用互联网进行线上沟通交流的需求更是越来越多,在线网络课程课以及虚拟会议也正在推动着对互联网数据中心的投资。硅基集成光子芯片由于其低损耗、结构紧凑、CMOS工艺兼容等一系列优势,正作为光通信、光互联的技术支持吸引着越来越多的关注和研究。为了实现更高效快速大容量的硅基集成光子芯片,我们仍需要进一步提升其器件性能、降低波导损耗、进一步扩大光互联的数据传输容量,除了已经成熟的波分复用以外,还可以发展偏振复用、模式复用技术以及混合复用技术;本文首先基于多模复用系统,提出并实现了一系列高性能的片上多通道模式调控器件;然后利用波导的双折射效应,提出并实现了一些高性能偏振调控器件;最后,通过调节波导的结构色散,并利用了铝镓砷材料的非线性特性,设计出了高效的中红外波段光学频率梳,为实现片上集成型光学频率梳光源提供了潜在解决方案。首先,在多模调控方面:我们提出了一种基于双核绝热锥形结构,这一结构利用了超模演化现象,即可以将入射且限制在宽核波导中的高阶超模,经绝热过程逐渐转化为限制在窄核波导中的高阶超模,并通过绝热弯曲波导将其进一步转化为基模输出。利用该结构,首先在50nm的超薄硅波导上实现了三通道的模式复用/解复用器,实现了在宽带1520nm～1585nm的波长范围内,小于-20dB的串扰,降低了附加损耗（小于-0.2dB）;接着,利用类似的双核绝热锥形结构,与高性能的偏振分束器结合,实现了双偏振的十通道模式-偏振混合（解）复用器,由于绝热渐变结构的特性,最终实现了所有TM和TE模式通道在～90nm的宽波段内具有较低的串扰（-15～-25dB）和较低的附加损耗（0.2～1.8dB）,是当时通道数最多的模式复用器;为了进一步减小器件尺寸,增加器件布局的灵活性,本文在十通道模式复用器的基础上,设计了能够支持十通道模式的紧凑型多模弯曲波导,利用欧拉曲线弯曲波导,实现相对较小的等效弯曲半径,实验最终实现了半径仅为40μm的多模弯曲波导,并进行了数据传输实验;最后,为了进一步提高多模片上光互联的灵活性,本文设计了三通道的任意通道上传-下载复用器,利用亚波长光栅波导的色散调控特性,能在总线波导不变的条件下,下载/上传任意模式通道,并实现了在最大60 nm的带宽中三种模式消光比大于15 dB,在最大100 nm的带宽中附加损耗小于0.32 dB。第二,在偏振调控方面:在340nm的SOI平台上,单模波导双折射效应相对较弱,偏振复用器件设计存在困难。我们针对这一问题提出了一系列的解决办法。首先利用一种三波导级联的结构设计了一种偏振分束器,通过精确控制三波导间的间隔来调节两种偏振态的模场重叠因子进而调节耦合强度,使得TM模式能够完全耦合到另一端输出,而TE模式在此耦合长度下产生耦合的强度最小,因此将两个模式分开;接着又设计了一种亚波长光栅波导辅助型非对称定向耦合结构的偏振分束器,利用了亚波长光栅的偏振选择性,增强了波导的双偏振的有效折射率差,进而增强了波导的双折射效应,同时,由于亚波长光栅能够有效增强光场的相互作用,因此有助于增强器件的紧凑型,最终实现了长度仅为2μm的超紧凑型偏振分束器;最后,为了进一步增强器件的性能,提高器件的工艺容差,将亚波长光栅波导与双核绝热锥形结构相结合,以亚波长光栅波导作为桥梁,TE模式根据超模演化理论,首先耦合到亚波长光栅波导中,然后由对称结构耦合到输出波导中进行输出,而TM模式由于强模式失配而不发生耦合现象,并从原来的波导中输出。利用绝热结构实现了超高带宽的低损耗偏振分束器,并得益于级联三波导耦合结构,进一步提高了器件的消光比,在一次刻蚀的简单工艺过程下,该器件实现了测得的TM和TE偏振的附加损耗分别为0.1～0.6dB和0.3～1dB,而测得的消光比分别大于20dB和25dB的带宽约为240nm和220nm,这比以前的结果要高得多。器件的损耗-1dB带宽也高达230nm,这比以前基于340nm SOI波导的PBS大得多。最后,本文利用模式杂化和超模演化提出一种紧凑型偏振分束-旋转器,该器件具有较大的工艺容差,且对TE和TM两种偏振态均可实现在1520～1610nm带宽范围内大于20dB的消光比。第三,利用模场的色散调控,我们基于硅基-铝镓砷平台,通过对光波导结构色散性能的分析,利用材料三阶非线性效应,设计出有一种基于高品质因子微腔的中红外波段光学频率梳,有效解决了由于高折射率差引起的带宽限制问题。同时,得益于铝镓砷超高三阶非线性系数以及高折射率差引起的高模场的限制能力,设计器件能够实现低阈值,高转换效率。为实现片上集成型光学频率梳光源提供了潜在解决方案。最后,对全文的主要工作做出了总结,并对各种硅基片上模场调控工作做出展望。
陈炳炜[9]（2020）在《面向复杂地形地震模拟的并行优化方法研究》文中提出地震模拟对于完善地震学理论和抗震救灾等都具有重要作用,但大规模地震模拟在计算和存储方面都面临严峻挑战。基于“神威·太湖之光”超级计算机,已有工作采用有限差分方法实现了唐山地震的高效高精度模拟。然而,我国大多数地震发生于川滇地区等地形复杂的区域,无法使用传统的有限差分方法准确模拟地形效应的影响。在前述唐山地震模拟工作的基础上,本文引入曲线网格以精确描述复杂地形,并针对新算法更复杂的计算和数据特性,提出进一步的并行和优化方法,将汶川地震模拟高效扩展至上千万核。本文的主要贡献包括:·为有限差分算法引入了曲线网格等前沿特性,使其可精确描述复杂地形对地震波传播的影响;并在此基础上,通过算法的重新设计提高地震模拟在大规模并行异构系统上的效率;提出多级网格划分方案,并结合网络通信和IO通信的优化,成功扩展至“神威·太湖之光”整机规模。·为了获得性能的进一步提升,在内存利用率方面,分别从二维和三维角度探究了最优化方案;在内存带宽方面,提出了变量融合方法、网格点重排列和协作存取模型;在计算效率方面,分别针对两种应用场景提出了向量化策略。·考虑到E级超算对混合精度的普遍支持,在上述工作已实现对神威硬件全面利用的基础上,采用可重构计算平台,研究和探索面向地震模拟的混合精度计算方法;通过模拟结果的数值分析,获得不同变量所需的位宽和动态缩放因子,从而为地震模拟设计定制化的数据流处理器。针对汶川地震这一模拟场景,本文的并行优化方法在“神威·太湖之光”整机上取得了9.07 Pflops的持续运行性能,并从模拟结果上验证了复杂地形对波场造成的影响。在可重构计算平台上,本文的混合精度并行优化方法在保证数值和波场正确性的前提下,取得了相当于13.1个Intel Xeon Gold 6154（18核）处理器或2.1个SW26010节点（260核）的计算性能。上述结果展示了本文所提出的方法和软件对复杂地形地震的精准模拟能力,以及在顶尖超算系统上良好的计算效率。所提出的混合精度计算方法为地震模拟在未来E级系统上的高效运行奠定了基础,预期将为地震领域的研究工作带来相应的推动作用。
郑爽[10]（2020）在《光场物理维度调控的光子集成器件研究》文中指出光场具有多个物理维度资源,包括光的波长/频率、幅度、相位、偏振、时间以及空间结构等,已经广泛应用于与光相关的各个领域。其中,在光通信领域,为进一步提升光通信系统的通信容量,与光波长维度相关的波分复用技术已被广泛使用,与空间结构相关的空分/模分复用技术也被视为一种极有前景的解决方案。传统用来操控光场的光学器件大多存在功能单一、集成度不高、可重构和可调谐性不足等缺点,不利于光通信系统中的灵活管理。相比之下,近年来,新兴的硅基光子集成技术快速发展,以其与CMOS兼容、高集成度等突出优点引起了广泛关注,为光与电的真正融合提供了新的平台和契机,大大促进了光电子集成技术的发展。本文主要研究利用光子集成器件对光波长、常规波导模式和结构光场等维度的调控,具体内容如下:（1）理论和实验研究了硅基光子集成器件对波长/频率维度的调控。（1）理论和实验研究了基于法布里-珀罗（Fabry–Pérot,FP）谐振腔的可调谐梳状滤波器,其中通过调控萨格纳克（Sagnac）环的反射和透射系数,实现对滤波器波长和带宽的调控。（2）通过控制微环谐振腔与FP腔之间的耦合状态,理论和实验实现了片上法诺（Fano）共振和电磁诱导透明（Electromagnetically Induced Transparency,EIT）谱型。（3）实验制备了多功能处理器,通过集成两个16通道阵列波导光栅和16个可全场调控的马赫-曾德尔干涉仪结构（Mach-Zehnder Interferometer,MZI）,成功实现了间隔可调的可编程滤波器和16通道的可重构上传下载功能,并基于该器件演示了高速信号的传输实验验证。（4）通过借鉴传统电子FPGA（Field Programmable Gate Array）的概念,设计并制备了光“FPGA”结构,实验验证了该器件的可编程能力,包括构建各种滤波器、延时线和光开关等。（2）理论和实验研究了硅基集成器件对常规波导模式的调控。（1）研制了基于微环谐振腔辅助的高阶模式复用器。（2）将Fano共振的概念引入到模式领域,提出了多模Fano共振,理论和实验实现了两模式的Fano共振,并将该器件应用于低功耗的模式光交换。（3）实验制备了片上中红外波段的4模式（解）复用器,并进行了片上模分复用高速通信实验。（3）理论和实验研究了有源和无源集成器件对结构光场的调控。（1）基于简洁的环形光栅结构,理论和实验研究了高阶涡旋光的检测。（2）通过特殊设计凹槽波导结构,理论提出并仿真验证了基于平面硅基波导的涡旋光产生器和复用器。（3）理论和实验研究了高速直调的集成矢量光激光器。基于有源的微环谐振腔结构,通过设计微环腔顶部和侧壁的二阶光栅结构实现了高边模抑制比的单模激射,该激射模式为矢量结构光场。此外,制备的直调激光器速率可达20 Gbits/s,并应用于2 km光纤矢量本征模传输实验。同时,提出了同心环谐振腔结构,可应用于矢量模式高速复用通信。（4）基于硅基光子集成平台,设计制备了多维度光发射阵列,实现对光场空间幅度、相位、偏振三个维度的动态独立调控。制备了4×4光发射阵列,通过对超过70个电极控制单元的调控,实验测得了各种复杂光场的产生结果,包括±1和±2阶涡旋光、高阶邦加球上8种矢量光场以及更为复杂的矢量涡旋光。
二、Study on a Multiplexer a 40 Gb/s OTDM System（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Study on a Multiplexer a 40 Gb/s OTDM System（论文提纲范文）
（2）PCIe物理层低延迟技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 PCIe协议简介 |
| 1.3.1 PCIe体系结构 |
| 1.3.2 PCIe协议层 |
| 1.3.3 PCIe数据包 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第二章 PCIe物理层介绍 |
| 2.1 发送逻辑 |
| 2.2 接收逻辑 |
| 2.3 控制字符与有序集 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 加解扰模块设计 |
| 3.1 扰码电路的实现方法 |
| 3.2 基本加解扰模块设计 |
| 3.2.1 扰码序列生成子模块 |
| 3.2.2 数据处理子模块 |
| 3.3 改进版加解扰模块设计 |
| 3.3.1 引入存储器扰码 |
| 3.3.2 引入两级流水线 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 弹性缓冲器设计 |
| 4.1 弹性缓冲器的实现方法 |
| 4.2 基本弹性缓冲器模块设计 |
| 4.2.1 弹性缓冲器深度 |
| 4.2.2 弹性缓冲器结构 |
| 4.3 改进版弹性缓冲器模块设计 |
| 4.3.1 弹性缓冲器深度 |
| 4.3.2 弹性缓冲器结构 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 FPGA功能仿真及原型验证 |
| 5.1 验证说明 |
| 5.2 模块功能仿真 |
| 5.2.1 16位加解扰模块 |
| 5.2.2 弹性缓冲器模块 |
| 5.3 FPGA验证 |
| 5.3.1 FPGA综合 |
| 5.3.2 FPGA原型验证 |
| 5.3.3 延迟测试 |
| 5.3.4 加解扰模块优化前后时序比较 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（3）高能物理实验探测器读出系统由抗辐照高速光收发芯片设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 大型强子对撞机LHC |
| 1.1.2 超导环场探测器ATLAS及HL-LHC升级 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 lpGBTx芯片和Versatile Link+项目 |
| 1.2.2 国外相关研究进展 |
| 1.2.3 国内研究 |
| 1.3 研究意义 |
| 1.4 论文内容及结构安排 |
| 第2章 高能物理实验中的光纤数据链路 |
| 2.1 垂直腔面发射激光器 |
| 2.2 激光驱动器 |
| 2.3 光纤 |
| 2.4 激光检测器 |
| 2.5 激光接收器 |
| 2.6 辐照效应及加固措施 |
| 2.6.1 辐照效应 |
| 2.6.2 加固措施 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 抗辐照低噪声电荷泵及高速驱动芯片cpVLAD设计 |
| 3.1 HL-LHC供电方案的升级 |
| 3.1.1 串行供电 |
| 3.1.2 并行供电 |
| 3.2 带电荷泵的四通道驱动芯片的整体结构 |
| 3.3 低噪声电荷泵升压电路的设计 |
| 3.3.1 电荷泵的设计 |
| 3.3.2 电压自动跟踪设计 |
| 3.3.3 时钟产生电路及驱动电路的设计 |
| 3.3.4 电荷泵的整体版图及仿真 |
| 3.4 抗辐照四通道驱动电路的设计 |
| 3.4.1 四通道驱动电路的设计指标 |
| 3.4.2 限幅放大器 |
| 3.4.3 驱动器输出级 |
| 3.4.4 耦合电路 |
| 3.4.5 传输线 |
| 3.4.6 偏置电路 |
| 3.4.7 DAC |
| 3.4.8 单通道驱动电路的仿真结果 |
| 3.4.9 cpVLAD单通道版图 |
| 3.4.10 I~2C模块 |
| 3.4.11 cpVLAD整体版图 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 cpVLAD芯片测试 |
| 4.1 CPVLAD芯片测试平台 |
| 4.1.1 cpVLAD芯片测试板及打线 |
| 4.1.2 测试平台 |
| 4.2 测试结果 |
| 4.2.1 输入灵敏度测试 |
| 4.2.2 调制电流和偏置电流联合扫描 |
| 4.2.3 眼图测试 |
| 4.2.4 VCSEL的前向电压裕量测试 |
| 4.2.5 抖动测试 |
| 4.2.6 功耗测试 |
| 4.2.7 AC耦合电路的调整功能测试 |
| 4.2.8 上升/下降时间的测试 |
| 4.2.9 通道间的串扰测试 |
| 4.2.10 L-I曲线测试 |
| 4.2.11 上电测试 |
| 4.2.12 低温测试 |
| 4.2.13 辐照测试 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 可编程抗辐照高速光收发芯片DLAS10设计 |
| 5.1 设计背景 |
| 5.2 设计指标 |
| 5.3 DLAS10芯片设计 |
| 5.3.1 DLAS10芯片结构 |
| 5.3.2 输入均衡器 |
| 5.3.3 限幅放大器 |
| 5.3.4 驱动电路输出级 |
| 5.3.5 其他电路模块 |
| 5.3.6 DLAS10芯片单通道版图 |
| 5.3.7 DLAS10芯片整体版图 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 基于DLAS10芯片的小尺寸光模块设计 |
| 6.1 ATLAS探测器的冷却系统 |
| 6.2 光模块的系统框图 |
| 6.3 双通道高速芯片及封装 |
| 6.4 光模块的实现MTRX+/MTX+/MRX+ |
| 6.5 测试母板的设计 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 基于DLAS10芯片的光模块测试 |
| 7.1 测试平台 |
| 7.2 基于DLAS10芯片光模块的测试 |
| 7.2.1 输入灵敏度测试 |
| 7.2.2 MTx+模块的调制电流和偏置电流的联合扫描 |
| 7.2.3 MRx+模块的调制电流的扫描测试 |
| 7.2.4 MTx+的输入均衡测试 |
| 7.2.5 限幅放大器的反馈测试 |
| 7.2.6 眼图测试 |
| 7.2.7 抖动测试 |
| 7.2.8 TOSA的电压裕量测试 |
| 7.2.9 速度测试 |
| 7.2.10 功耗测试 |
| 7.2.11 辐照测试 |
| 7.3 MTRX+的主要性能 |
| 7.4 本章小结 |
| 第8章 基于cpVLAD芯片的光模块设计 |
| 8.1 光模块 |
| 8.1.1 光模块系统框图 |
| 8.1.2 光模块的PCB设计 |
| 8.2 光模块测试母版 |
| 8.3 本章小结 |
| 第9章 总结与展望 |
| 9.1 总结 |
| 9.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在校期间发表的论文、科研成果等 |
| 致谢 |
（4）264通道高性能经颅磁刺激（TMS）磁场检测系统的设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 TMS校准技术的研究现状及分析 |
| 1.2.2 形态学滤波算法和硬件加速的研究现状及分析 |
| 1.3 课题研究的目的和意义 |
| 1.4 本文主要工作 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 基于星型结构的264 通道TMS磁场采集系统设计 |
| 2.1 TMS磁场采集方法理论分析 |
| 2.1.1 磁场测量方法分析 |
| 2.1.2 TMS磁场采集系统整体设计框架 |
| 2.2 3D磁场测量传感器阵列设计 |
| 2.3 264 通道数据采集卡设计 |
| 2.3.1 数字化采样 |
| 2.3.2 预触发设计 |
| 2.3.3 DAQ卡内部数据传输 |
| 2.3.4 DAQ卡与上位机的连接 |
| 2.4 同步性分析 |
| 2.5 数据吞吐量评估 |
| 2.6 监控软件设计 |
| 2.7 多通道DAQ卡对比 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 TMS磁场信号形态学滤波算法硬件加速设计 |
| 3.1 形态学滤波算法原理 |
| 3.2 形态学滤波算法仿真 |
| 3.3 形态学滤波算法硬件加速设计 |
| 3.3.1 现场可编程门阵列 |
| 3.3.2 硬件加速流水线设计 |
| 3.4 形态学滤波算法硬件加速性能评估 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 264 通道TMS磁场检测系统的性能评估 |
| 4.1 转换电平测量理论分析 |
| 4.2 多通道数据采集卡性能评估 |
| 4.2.1 校准测试平台搭建 |
| 4.2.2 ADC实际转换曲线校正与静态性能评估 |
| 4.2.3 多通道数据采集卡动态性能评估 |
| 4.3 TMS磁场检测结果评估 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 课题总结 |
| 5.2 课题展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况 |
| 致谢 |
（5）基于光学频率梳的WDM-RoF系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 专用术语注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 WDM-RoF系统的研究背景和意义 |
| 1.2 WDM-RoF系统的国内外研究概况 |
| 1.2.1 无线接入WDM-RoF系统的研究概况 |
| 1.2.2 有线与无线接入融合WDM-RoF系统的研究概况 |
| 1.3 本文的工作 |
| 第二章 基于DPMZM和 EAM的光学频率梳产生技术 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 工作原理 |
| 2.3 理论模型 |
| 2.4 仿真与性能分析 |
| 2.4.1 可调谐光源中心频率的影响 |
| 2.4.2 可调谐光源线宽的影响 |
| 2.4.3 可调谐光源功率的影响 |
| 2.4.4 射频驱动信号频率的影响 |
| 2.4.5 EAM偏置电压波动的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于光学频率梳和载波重用的双毫米波WDM-RoF系统 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 工作原理 |
| 3.3 理论模型 |
| 3.4 仿真与性能分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于光学频率梳和偏振复用的有线与无线融合WDM-RoF系统 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 工作原理 |
| 4.3 理论模型 |
| 4.4 仿真与性能分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利 |
| 致谢 |
（6）基于硅基光学延迟线的波长-模式脉冲交织器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 硅基集成光电子器件 |
| 1.2 集成光延迟芯片 |
| 1.2.1 集成光延迟芯片的背景与应用 |
| 1.2.2 集成光延迟芯片的实施方法 |
| 1.2.3 集成光延迟芯片的研究现状 |
| 1.3 时间交替高重频脉冲生成器 |
| 1.3.1 高频脉冲的应用 |
| 1.3.2 时间交织高重频脉冲生成器的研究现状 |
| 1.3.3 时间交织高重频脉冲生成器的面临问题 |
| 1.4 本论文结构安排及主要内容 |
| 第二章 基于延迟线结构的硅基波长-模式脉冲交织核心元件设计 |
| 2.1 硅基光延迟线 |
| 2.1.1 硅基光波导 |
| 2.1.2 移相器和可调衰减器的设计 |
| 2.1.3 光延迟芯片架构设计 |
| 2.1.4 光延迟芯片分析与讨论 |
| 2.2 波长与模式复用器件 |
| 2.2.1 波分复用器件 |
| 2.2.2 模分复用器件 |
| 2.3 基于延迟线的脉冲波长-模式复用器模型与仿真 |
| 2.3.1 脉冲复用分立模型的仿真 |
| 2.3.2 脉冲复用整体模型的仿真 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 大范围连续可调超薄硅波导光延迟线 |
| 3.1 延迟线的设计 |
| 3.2 实验验证 |
| 3.2.1 单级和双级MZI开关的比较 |
| 3.2.2 光延迟特性 |
| 3.2.3 OTDM和 QAWG实验 |
| 3.3 进一步提升光延迟芯片性能的讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 硅基波长-模式脉冲交织器 |
| 4.1 波长-模式脉冲交织器 |
| 4.1.1 脉冲交织器的设计 |
| 4.1.2 不同参数对脉冲交织模型的影响 |
| 4.2 实验验证 |
| 4.2.1 波长脉冲交织器 |
| 4.2.2 波长-模式脉冲交织器 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 硅基波长-模式脉冲交织高速光采样 |
| 5.1 波长-模式脉冲交织光学采样架构 |
| 5.1.1 整体架构 |
| 5.1.2 核心组件的设计 |
| 5.2 实验验证 |
| 5.2.1 波分脉冲交织器 |
| 5.2.2 WDM带通滤波器组 |
| 5.2.3 多模EO调制器 |
| 5.3 总体性能评估 |
| 5.4 脉冲交织器的应用前景讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录一 符号与标记 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
（7）数据库硬件加速引擎技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 课题研究背景及意义 |
| 1.3 数据库加速技术研究现状 |
| 1.3.1 GPU加速 |
| 1.3.2 FPGA加速 |
| 1.3.3 专用芯片加速 |
| 1.4 本文的研究内容 |
| 第2章 可重构硬件及相关技术介绍 |
| 2.1 可重构硬件-FPGA简介 |
| 2.1.1 逻辑资源 |
| 2.1.2 存储资源 |
| 2.1.3 运算资源 |
| 2.1.4 高速IO |
| 2.1.5 设计流程 |
| 2.2 Infiniband |
| 2.2.1 Infiniband数据传输 |
| 2.2.2 Infiniband协议分层结构 |
| 2.2.3 Infiniband网络拓扑及组成 |
| 2.3 数据库加速体系结构简介 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于Infiniband的数据库分布式加速构架 |
| 3.1 分布式加速构架 |
| 3.2 加速系统协议 |
| 3.2.1 加速库接口层 |
| 3.2.2 加速库抽象层 |
| 3.2.3 加速库管理层 |
| 3.2.4 加速库驱动层 |
| 3.2.5 Infiniband网络驱动层 |
| 3.3 软件加速子系统 |
| 3.3.1 加速参数 |
| 3.3.2 加速节点内存分配 |
| 3.3.3 数据传输协议 |
| 3.4 硬件加速子系统 |
| 3.4.1 Infiniband适配器-TCA |
| 3.4.2 FPGA内部加速架构 |
| 3.5 FPGA动态部分可重构 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 支持查询加速的数据库存储引擎 |
| 4.1 插件式存储引擎 |
| 4.2 存储引擎-软件设计 |
| 4.2.1 表管理器 |
| 4.2.2 页面管理器 |
| 4.2.3 加速节点管理器 |
| 4.2.4 查询任务卸载 |
| 4.2.5 加速节点驱动器 |
| 4.3 存储引擎-硬件设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 数据库加速IP核 |
| 5.1 数据库加速-排序 |
| 5.1.1 排序结构 |
| 5.1.2 排序结构性能分析 |
| 5.1.3 排序结构硬件实现 |
| 5.2 数据库加速-连接 |
| 5.2.1 连接算法 |
| 5.2.2 基于top-k连接算法的连接结构 |
| 5.2.3 连接结构实现 |
| 5.3 数据库加速-过滤、投影 |
| 5.3.1 基于真值表的过滤 |
| 5.3.2 投影 |
| 5.3.3 过滤、投影结构设计 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 实验 |
| 6.1 实验平台 |
| 6.2 分布式加速系统实验验证 |
| 6.2.1 传输链路测试 |
| 6.2.2 排序加速验证 |
| 6.2.3 连接加速验证 |
| 6.3 数据库存储引擎实验验证 |
| 6.3.1 存储引擎功能测试 |
| 6.3.2 查询卸载、加速测试 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的主要研究成果 |
（8）硅基片上模场调控器件研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写和符号清单 |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 硅基集成光电子器件概述 |
| 1.3 硅基片上模场调控的研究 |
| 1.3.1 多模光子器件 |
| 1.3.2 偏振调控器件 |
| 1.3.3 片上混合复用技术 |
| 1.3.4 色散调控—片上光频梳 |
| 1.4 亚波长光子学器件的研究 |
| 1.5 本文工作及创新点 |
| 1.5.1 章节安排 |
| 1.5.2 本文创新点 |
| 2 硅基集成光电子器件的理论,制备及测试方法 |
| 2.1 硅基集成光波导理论 |
| 2.2 硅纳米线波导的基本特征 |
| 2.2.1 波导偏振色散 |
| 2.2.2 波导模式色散 |
| 2.2.3 波导结构色散和材料色散 |
| 2.2.4 克尔光频梳中的色散问题 |
| 2.3 工艺制备方法 |
| 2.4 器件的测试 |
| 3 硅基集成模式调控器件 |
| 3.1 基于超薄硅的低损耗低串扰模式复用解复用器 |
| 3.1.1 结构和设计 |
| 3.1.2 实验以及测试结果 |
| 3.2 十通道双偏振的模式复用解复用器 |
| 3.2.1 结构和设计 |
| 3.2.2 实验与测试结果 |
| 3.3 紧凑型十模式多模弯曲波导 |
| 3.3.1 结构与设计 |
| 3.3.2 实验与测试结果 |
| 3.4 多模任意通道光插分复用器 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 硅基集成偏振调控器件 |
| 4.1 基于三波导非对称耦合器的偏振分束器 |
| 4.1.1 结构和设计 |
| 4.1.2 实验与测试结果 |
| 4.2 基于亚波长光栅波导非对称定向耦合的紧凑型偏振分束器 |
| 4.2.1 结构和设计 |
| 4.2.2 实验与测试结果 |
| 4.3 基于亚波长光栅波导的超宽带偏振分束器 |
| 4.3.1 结构和设计 |
| 4.3.2 实验与测试结果 |
| 4.4 硅基低串扰宽带偏振旋转分束器 |
| 4.4.1 结构与设计 |
| 4.4.2 实验与测试结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于徽环谐振腔的中红外的光学频率梳 |
| 5.1 铝镓砷纳米线波导 |
| 5.2 波导结构参数选择 |
| 5.3 谐振腔设计 |
| 5.4 光频梳的仿真结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（9）面向复杂地形地震模拟的并行优化方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 高性能计算机发展概述 |
| 1.2 地震模拟发展概述 |
| 1.3 本文主要内容与结构 |
| 第2章 研究现状分析 |
| 2.1 基于通用超级计算机的大规模地震模拟研究现状分析 |
| 2.1.1 基于谱元法的大规模地震模拟 |
| 2.1.2 基于隐式有限元方法的大规模地震模拟 |
| 2.1.3 基于间断有限元方法的大规模地震模拟 |
| 2.1.4 基于有限差分方法的大规模地震模拟 |
| 2.1.5 与已有工作的比较 |
| 2.2 基于可重构计算平台的研究现状分析 |
| 2.2.1 基于可重构计算平台的软硬件协同计算 |
| 2.2.2 基于可重构计算平台的混合精度分析与优化 |
| 2.2.3 基于可重构计算平台的地震模拟 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 面向大规模并行异构系统的复杂地形地震模拟算法 |
| 3.1 面向复杂地形的地震模拟算法 |
| 3.1.1 波动方程介绍 |
| 3.1.2 适用于复杂地形起伏区域的地震模拟算法 |
| 3.1.3 有限差分数值方法 |
| 3.2 适用于大规模并行异构系统的算法重新设计 |
| 3.3 多级网格划分方案 |
| 3.4 进程间网络通信优化 |
| 3.5 IO通信优化 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 面向“神威·太湖之光”的复杂地形地震模拟并行优化方法 |
| 4.1 国产众核架构SW26010 处理器 |
| 4.1.1 SW26010 处理器硬件架构 |
| 4.1.2 SW26010 内存体系 |
| 4.1.3 SW26010 处理器编程模型及面临的挑战 |
| 4.2 内存利用率优化 |
| 4.2.1 面向二维有限差分的内存利用率优化 |
| 4.2.2 面向三维有限差分的内存利用率优化 |
| 4.3 内存带宽优化 |
| 4.3.1 变量融合方法 |
| 4.3.2 网格点重排列 |
| 4.3.3 协作存取模型 |
| 4.4 向量化策略 |
| 4.4.1 传统的向量化策略 |
| 4.4.2 混合型向量化策略 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于可重构计算平台的地震模拟混合精度并行优化方法 |
| 5.1 可重构计算平台 |
| 5.1.1 可编程逻辑门阵列 |
| 5.1.2 数据流编程模型 |
| 5.2 地震模拟定点化方法 |
| 5.2.1 基于单变量的浮点数定点化 |
| 5.2.2 基于多变量的浮点数定点化 |
| 5.2.3 基于地震模拟算法的动态定点化方法 |
| 5.3 范围分析和精度分析 |
| 5.3.1 分析平台与案例 |
| 5.3.2 基于单时间步的范围分析 |
| 5.3.3 基于多时间步的范围分析 |
| 5.3.4 精度分析 |
| 5.4 基于混合精度的动态定点化地震模拟数据流处理器设计与验证 |
| 5.4.1 数据流处理器设计 |
| 5.4.2 面向资源的优化策略 |
| 5.4.3 基于理想模型的系统设计验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 性能测试及模拟结果分析 |
| 6.1 背景介绍 |
| 6.2 基于“神威?太湖之光”的汶川地震模拟 |
| 6.2.1 完整的大规模地震模拟系统 |
| 6.2.2 性能分析与扩展性 |
| 6.3 基于可重构计算平台的汶川地震模拟 |
| 6.3.1 适用于地震模拟算法的CPU-FPGA异构系统设计 |
| 6.3.2 系统设计正确性验证 |
| 6.3.3 系统性能和功耗分析 |
| 6.4 大规模汶川地震模拟结果分析 |
| 6.4.1 地形效应有效性验证 |
| 6.4.2 基于反演震源的汶川地震模拟 |
| 6.4.3 基于模拟震源的汶川地震模拟 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）光场物理维度调控的光子集成器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光子集成器件光场维度调控研究进展 |
| 1.3 本论文的工作及创新点 |
| 1.4 本论文的课题来源 |
| 2 光子集成单元器件及光场调控理论基础 |
| 2.1 微环谐振器 |
| 2.2 马赫-曾德尔干涉仪 |
| 2.3 阵列波导光栅 |
| 2.4 波导模式复用解复用器 |
| 2.5 光场调控与结构光场 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 光子集成器件的设计、制备和测试 |
| 3.1 光子集成单元器件的设计仿真 |
| 3.2 硅基光子集成器件的工艺制备 |
| 3.3 硅基光子集成器件的性能测试及优化 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 用于波长维度调控的硅基光子集成器件研究 |
| 4.1 硅基可调谐梳状滤波器 |
| 4.2 硅基片上Fano和EIT效应 |
| 4.3 硅基光子集成FPGA |
| 4.4 可重构硅基光子集成信号处理器件 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 用于波导模式维度调控的硅基光子集成器件研究 |
| 5.1 硅基微环辅助的模式复用解复用器 |
| 5.2 硅基波导模式复用解复用器 |
| 5.3 基于多模Fano效应的硅基低功耗模式光交换 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 用于结构光场调控的光子集成器件研究 |
| 6.1 基于环形光栅的涡旋光检测 |
| 6.2 基于平面硅基波导的涡旋光产生器 |
| 6.3 高速直调集成矢量光激光器 |
| 6.4 硅基多维度结构光场调控光子芯片 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表主要论文目录 |
| 附录2 中英文缩写对照表 |
四、Study on a Multiplexer a 40 Gb/s OTDM System（论文参考文献）
- [1]基于WDM-MDM系统的无MIMO双向传输研究[D]. 江梦月. 南京邮电大学, 2021
- [2]PCIe物理层低延迟技术研究[D]. 陈宇. 电子科技大学, 2021(01)
- [3]高能物理实验探测器读出系统由抗辐照高速光收发芯片设计[D]. 黄兴. 华中师范大学, 2021(02)
- [4]264通道高性能经颅磁刺激（TMS）磁场检测系统的设计[D]. 陈坤晗. 天津工业大学, 2021(01)
- [5]基于光学频率梳的WDM-RoF系统研究[D]. 刘阳. 南京邮电大学, 2020(03)
- [6]基于硅基光学延迟线的波长-模式脉冲交织器研究[D]. 王心怡. 上海交通大学, 2020(01)
- [7]数据库硬件加速引擎技术研究[D]. 陈渭杰. 浙江大学, 2020(01)
- [8]硅基片上模场调控器件研究[D]. 李晨蕾. 浙江大学, 2020(02)
- [9]面向复杂地形地震模拟的并行优化方法研究[D]. 陈炳炜. 清华大学, 2020(01)
- [10]光场物理维度调控的光子集成器件研究[D]. 郑爽. 华中科技大学, 2020