光子集成技术是什么 光子集成技术知识分析

光子集成技术知识详解–光子集成技术定义
 
PIC的概念与电子集成电路的概念类似,只不过电子集成电路集成的是晶体管、电容器、电阻器等电子器件,而PIC集成的是各种不同的光学器件或光电器件,比如激光器、电光调制器、光电探测器、光衰减器、光复用/解复用器以及光放大器等。
 
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光子集成技术知识详解–光子集成技术分类
 
首先,从功能的角度考虑,可以将PIC分为如下两类。
 
① 无源PIC,也称为全光PIC,这种PIC所集成的器件全部是无源光器件,比如光滤波器、光复用/解复用器以及可调光衰减器等,普遍采用平面光波导(Planar Lightwave Circuit,PLC)技术,发展相对成熟。
     
② 有源PIC,或称之为光电PIC,这种PIC可以集成诸如激光器、调制器、PIN探测器以及光放大器等有源光器件,同时还可以集成光滤波器、可调衰减器等无源光器件。由于有源PIC往往涉及不同材料的光器件的集成,实现难度较大。因此有源PIC一直到2004年才取得重大突破,将数十个有源与无源光器件集成在一个芯片上,并成功实现了商用。
 
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光子集成技术知识详解–光子集成技术发展现状
 
从目前来看,在硅基PIC尚不能取得实质性突破之时,采用磷化铟材料的单片集成是实现大规模PIC的有效解决方案。然而,PIC技术从提出至今已有40年的历史,发展速度一直都很缓慢,大规模单片PIC也只是在近几年才取得了突破性的进展。这其中有其固有的技术原因,如何将有源与无源光器件集成在一个单片上一直是一个难题,2001年网络泡沫的破裂也给耗资巨大的PIC技术的发展带来很大影响,很多厂商在泡沫破裂之后选择退出PIC技术的研发。2004年,PIC技术取得了重要突破,采用磷化铟材料的商用100Gbit/s的光发射以及光接收PIC芯片推出,集成了超过50个光学元器件和6个不同的功能单元。
 
PIC技术整体设计的思路是不拘泥于追求单个光器件的具体性能指标,而是将这些集成光器件看作一个有机整体,争取其整体网络性能的最大化。生产厂家在制作基于磷化铟的大规模PIC过程中,不局限于仅仅改进已有磷化铟的生长工艺,而是寻求新的突破口,综合考虑了已有磷化铟和硅的生长工艺,结合二者的优点,致力于提高生产的重复性和流程控制。虽然磷化铟是稀有材料,价格相对来说十分昂贵,因而生产出的PIC芯片相比基于硅基材料生产的电子集成电路芯片,价格要高出很多,但是磷化铟材料是实现大规模PIC的唯一材料。除了商用10×10Gbit/s大规模PIC之外,生产厂家在10×40Gbit/s以及40×40Gbit/s的PIC芯片技术方面取得了实质进步,并将在未来的高速传输设备中应用。
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