【訊石光通訊咨詢網(wǎng)】光路集成化將是必然的技術(shù)方向。集成光學研究博士陳益新如是認為。
隨著眾多寬帶業(yè)務包括云計算和物聯(lián)網(wǎng)等的快速發(fā)展和急劇增長,未來光網(wǎng)絡將具有更高的速率、更大的容量和更廣泛的應用。這對光系統(tǒng)中采用的發(fā)送、接收、調(diào)制、放大、交換和動態(tài)補償?shù)雀鞣N功能的光器件提出更苛刻的要求:高性能、小尺寸、低功耗、高可靠和低成本。無疑,光器件和光模塊的集成光路發(fā)展所遇的挑戰(zhàn)及原因分析
集成光路(PICs)的進展速度相比于集成電路(EICs)要遲緩許多。集成光學首次提出是在1969年,集成光路首次商業(yè)應用在2005年左右,集成了大約102個光元件(Infinera),相隔了36年。
這種滯后的主要原因有4個:
1、 PICs需要多種不同功能的器件(如激光器,調(diào)制器,多路復用器,衰減器等)構(gòu)成;
2、不同的器件要獲得各自的優(yōu)化性能迄今仍需采用不同的材料體系,諸如元素或化合物半導體、介電晶體、玻璃及有機聚合物等,其制造工藝平臺也有很大差別;
3、光波導器件的大小由光波長決定,尺寸縮小比EICs受到較大限制; 有源光器件是基于二元,三元和四元的化合物半導體,其加工比Si基更難控制;
4、對集成規(guī)模和產(chǎn)量的巨大迫切需求是器件集成化快速發(fā)展的根本動力,過去的相當一段時期中分立光器件在通信速度、容量、尺寸及成本方面尚能滿足運作要求。
硅基集成光路顯潛在優(yōu)勢
當前,不同功能的光器件需要采用相宜的材料和工藝才能獲得理想的性能,因而出現(xiàn)了多種光集成技術(shù)平臺,諸如:InP基、LiNbO3基、SiO2基、聚合物基以及后來的硅基和光子晶體基等光子集成新途徑。這種多材料體系的局面不利于進一步使PIC縮小尺寸和降低成本。
而一項結(jié)果表示,相比石英或聚合物、InP-InGaAsP,絕緣體上硅材料可以提高集成光路密度106。 從該對比及從近年來的技術(shù)發(fā)展可以預期,借以CMOS工藝的硅基集成光路則將更顯示其潛在優(yōu)勢。
硅基集成光路技術(shù)和應用
設于美國華盛頓大學內(nèi)的OpSIS是一個開放的硅光子平臺,能夠支持25 Gb / s的數(shù)據(jù)通道,實現(xiàn)高速調(diào)制器,探測器和無源光子器件的單片集成。測試結(jié)果證明整個晶圓均勻高性能,表示該平臺能夠在芯片上構(gòu)建復雜的光子集成系統(tǒng),適合數(shù)字數(shù)據(jù)通信,模擬光子處理,和其他領(lǐng)域的應用。使用硅基產(chǎn)品還有諸如硅光波導及無源光波導器件、硅光波導調(diào)制器等。
結(jié)語:硅光子將是關(guān)系到今后二三十年新一代技術(shù)重大變革的戰(zhàn)略性課題,不僅涉及眾多學科,而且要長期堅持。我國國內(nèi)(包括香港)和臺灣海峽兩岸在硅光子學方面研究已經(jīng)取得一定進展。未來,我們更需攜手共同努力搶占硅光子學制高點,爭取在集成光電路技術(shù)和應用方面走到世界前列。