Fra perspektivet af store kommercielle applikationer og teknologiudvikling har optisk kommunikation baseret på fotoniske komponenter og fotoniske integrationsteknologier oplevet en langsigtet udvikling fra nationale backbone-netværk, fiber-til-hjemmet, udstyr og kortniveau fiberforbindelse til optisk samtrafikvej på modulniveau. Med den løbende forbedring af kommunikationsudviklingskrav såsom ultrahøj hastighed, ultrabredbånd, lavt strømforbrug og ultra-kort tid, såsom 5G og 6G mobilkommunikation, integreret informationsnetværk af rum og jord, optisk og elektrisk integration er blevet en vigtig teknologisk udviklingstendens, og udviklingen af kerneteknologier begyndte at fokusere på chip-niveau optoelektronisk integration.
I de sidste 40 år er udviklingen og modenheden af fotonisk integrationsteknologi gradvist blevet realiseret teknologien til at integrere flere fotoniske enheder og elektroniske enheder i et modul eller endda en enkelt chip. Med fremskyndelsen af netværkskommunikationsopgraderinger i fremtiden vil modsætningen mellem applikationskrav og ydeevne, størrelse og omkostninger ved optoelektroniske enheder blive mere og mere åbenbar. Som det vigtigste middel til at løse denne modsigelse vil optoelektronisk integrationsteknologi i stigende grad blive førende inden for det optoelektroniske felt i ind- og udland Udviklingstendenser og hotspots for konkurrerende forskning.
1. Udviklingsstatus og fremskridt inden for optoelektronisk integrationsteknologi
Efter årtiers udvikling har optoelektronisk teknologi og industri gjort store bedrifter. Optoelektronikens understøttende rolle til national social og økonomisk udvikling er blevet konsensus i alle lande. Mange lande har etableret forskellige optoelektroniske forskningsprogrammer.
Optoelektronisk integrationsteknologi har dannet forskellige fagklassifikationer for grænseoverskridende fremskridt, applikationskrav og forskellige faser af informationsbehandling. For eksempel har den dannet et højhastigheds optoelektronisk informationsemne til behovene for bredbåndsoptisk kommunikationsteknologi; til realisering af forskellige nye funktionelle materialer på Micro-Nano-skalaen Med udviklingen af enheder er der dannet Micro-Nano fotonik og ultrahøj opløsning billeddannelses- og display-discipliner; som svar på den stigende efterspørgsel efter halvlederbelysning og detektion af ultraviolet lys er der dannet en bredbåndsspalt halvlederoptoelektronikdisciplin. Derudover er den nuværende enhedsenhedsteknologi grundlæggende moden, men intet materielt system kan blive det eneste fotoniske integrerede materialesystem. Sameksistensen af flere materielle systemer vil blive tilstanden af optoelektronisk integreret teknologi i lang tid i fremtiden.
Derefter forklares de typiske optoelektroniske enheder og integrationsteknologier separat.
(1) Integreret chip til optisk kommunikation og informationsbehandlingsfunktioner
I lyset af tekniske flaskehalse, der står over for optisk kommunikation og informationsbehandling, har design, forberedelse, emballering og anvendelsesteknologier af integrerede chips til optisk kommunikation og informationsbehandling gjort store fremskridt. Den vigtigste forskningsstatus og fremskridt er som følger:
Funktionelle materialer: I de senere år har gennembrud i en række nye materialer såsom todimensionale atomkrystaller og topologiske isolatorer givet udviklingsmuligheder til at udforske nye principper og nye strukturelle informationsfunktionelle enheder. Mastering af nye halvledermaterialer og ny princip enhedsteknologi vil udnytte de kommanderende højder for den næste generation af informationsteknologi. At udnytte de muligheder, som nye informationsfunktionelle materialer medfører og udforske nye strukturer og nye primære enheder, vil lægge grundlaget for den nye udvikling af informationsteknologi.
Integrationsteknologi: Fotonisk integration er den eneste måde at bryde igennem flaskehalse i" hastighed" ;," strømforbrug" ;, og" intelligens" står over for informationssystemer. På nuværende tidspunkt er enhedens enhedsteknologi dybest set moden. Sådan realiseres systemintegrationen af multimaterialesystemer og multifunktionelle enheder er problemer, der skal studeres og løses hurtigst muligt. Derudover er det nødvendigt for bredbåndsnetværk, big data og 5G-kommunikation at fokusere på nøglevidenskab og teknologi såsom kompatibilitet med klargøringsprocesser, matchning af tilstandsfelt og krydskobling mellem optisk tilstand.
Systemapplikation: At dømme ud fra konkurrencesituationen i vestlige lande inden for optisk kommunikation, ultra-stor kapacitet og ultra-langdistance optisk transmission, datacenter optisk samtrafik, optisk chip på netværket, siliciumbaseret multi-materiale hybrid optoelektronisk integreret chips og enheder, optisk transmission med stor kapacitet er blevet et internationalt hotspot. Fremtidig konkurrence vil hovedsageligt afspejles i" den næste generation af ultra-stor kapacitet optisk transmission og optisk adgang" ;," høj densitet, høj båndbredde, lav latenstid og lav effekt optisk sammenkobling af en ny generation af datacentre" ;," kommunikation med nyt synligt lys" og" space Konstruktion af forskellige platforme såsom" space-to-ground integreret optisk transmission" ;.
