Ur ett perspektiv av storskaliga kommersiella tillämpningar och teknikutveckling, optisk kommunikation baserad på fotoniska komponenter och fotoniska integrationsteknik har upplevt en långsiktig utveckling från nationell nivå stamnät, fiber-till-hemmet, utrustning och styrelse-nivå fiber sammankoppling till modul-nivå optisk sammankoppling väg. Med den kontinuerliga förbättringen av kommunikationsutvecklingskrav som ultrahög hastighet, ultra-wideband, låg strömförbrukning och ultrakort tid, såsom 5G och 6G mobil kommunikation, har integrerat informationsnätverk av rymd och jord, optisk och elektrisk integration blivit en stor teknisk utvecklingstrend, och utvecklingen av kärnteknik Började fokusera på optoelektronisk integrering på chipnivå.
Under de senaste 40 åren, med utveckling och mognad av fotonisk integrationsteknik, har tekniken för att integrera flera fotoniska enheter och elektroniska enheter i en modul eller ens ett enda chip gradvis förverkligats. Med accelerationen av uppgraderingar nätverkskommunikation i framtiden, kommer motsägelsen mellan tillämpningskrav och prestanda, storlek och kostnaden för optoelektroniska enheter blir allt tydligare. Som det viktigaste sättet att lösa denna motsägelse kommer optoelektronisk integrationsteknik i allt högre grad att bli ledande inom det optoelektroniska området hemma och utomlands Utvecklingstrender och hotspots för konkurrerande forskning.
1. Optoelektronisk integrationsteknikens utvecklingsstatus och framsteg
Efter årtionden av utveckling har optoelektronisk teknik och industri gjort stora framsteg. Optoelektronikens stödjande roll för den nationella sociala och ekonomiska utvecklingen har blivit samförståndet i alla länder. Många länder har etablerat olika optoelektroniska forskningsprogram.
Optoelektronisk integrationsteknik har bildat olika ämnesklassificeringar för frontier progress, tillämpningskrav och olika steg i informationsbehandlingen. Det har till exempel bildat ett optoelektroniskt informationsämne för behoven inom den optiska bredbandskommunikationstekniken; för förverkligandet av olika nya funktionella material på Micro-Nano skalan Med utvecklingen av enheter, Micro-Nano fotonik och ultra-högupplösta bildhantering och display discipliner har bildats; som svar på den ökande efterfrågan på halvledarbelysning och detektering av ultraviolett ljus har en bredbandsgapshalvelektronikdisciplin bildats. Dessutom är den nuvarande enheten enheten tekniken i grunden mogen, men inget material system kan bli den enda fotoniska integrerat materialsystem. Samexistensen mellan flera materialsystem kommer att bli tillståndet för optoelektronisk integrerad teknik under lång tid i framtiden.
Därefter kommer de typiska optoelektroniska apparaterna och integrationstekniken att förklaras separat.
(1) Integrerat chip för optiska kommunikations- och informationsbehandlingsfunktioner
Inför de tekniska flaskhalsar som optisk kommunikation och informationsbehandling möter har konstruktion, beredning, förpackning och tillämpningsteknik av integrerade chips för optisk kommunikation och informationsbehandling gjort stora framsteg. Den huvudsakliga forskningsstatusen och framstegen är följande:
Funktionella material: Under de senaste åren har genombrott i en serie nya material som tvådimensionella atomkristaller och topologiska isolatorer gett utvecklingsmöjligheter för att utforska nya principer och nya funktionella enheter för strukturell information. Mastering nya halvledare material och ny princip enhet teknik kommer att gripa de befallande höjderna av nästa generation av informationsteknik. Att ta vara på de möjligheter som nya informationsfunktionella material medför och utforska nya strukturer och nya principanordningar kommer att lägga grunden för den nya utvecklingen av informationstekniken.
Integrationsteknik: Fotonisk integration är det enda sättet att bryta igenom flaskhalsarna i "hastighet", "strömförbrukning", och "intelligens" inför informationssystem. För närvarande är enheten enheten tekniken i grunden mogen. Hur man förverkligar systemintegrationen av multi-materialsystem och multifunktionella enheter är Problem som måste studeras och lösas snarast. Dessutom, för bredbandsnät, stordata och 5G-kommunikation, är det nödvändigt att fokusera på viktiga vetenskap och teknik såsom förberedelseprocessen kompatibilitet, läge fält matchning, och optiska läge tvärkoppling.
System ansökan: Att döma av konkurrenssituationen i västländer inom området optisk kommunikation, ultra-stor kapacitet och ultralånga avstånd optisk överföring, datacenter optisk sammankoppling, on-chip optiska nätverk, kisel-baserade multi-material hybrid optoelektroniska integrerade chips och enheter, Stor kapacitet utrymme optisk överföring har blivit en internationell hotspot. Framtida konkurrens kommer främst att återspeglas i "nästa generation av ultra-stor kapacitet optisk överföring och optisk tillgång", "hög-densitet, hög bandbredd, låg-latens, och låg effekt optisk sammankoppling av en ny generation av datacenter", "nya synligt ljus kommunikation" och "utrymme Konstruktion av olika plattformar såsom "space-to-ground integrerad optisk överföring".
