Des de la perspectiva de les aplicacions comercials a gran escala i el desenvolupament de la tecnologia, les comunicacions òptiques basades en components fotònics i tecnologies d'integració fotònica han experimentat una evolució a llarg termini des de xarxes de columna vertebral a nivell nacional, fibra a la llar, equips i interconnectió de fibra a nivell de tauler a la carretera d'interconnexió òptica a nivell de mòdul. Amb la millora contínua dels requisits de desenvolupament de la comunicació com ultra-alta velocitat, ultra-wideband, baix consum d'energia, i el temps ultra-curt, com les comunicacions mòbils 5G i 6G, la xarxa d'informació integrada de l'espai i la terra, la integració òptica i elèctrica s'ha convertit en una tendència de desenvolupament tecnològic important, i el desenvolupament de tecnologies bàsiques va començar a centrar-se en la integració optoelectrònica a nivell de xip.
En els últims 40 anys, amb el desenvolupament i maduresa de la tecnologia d'integració fotònica, la tecnologia d'integració de múltiples dispositius fotònics i dispositius electrònics en un mòdul o fins i tot un sol xip s'ha anat tenint en compte. Amb l'acceleració de les actualitzacions de la comunicació en xarxa en el futur, la contradicció entre els requisits d'aplicació i el rendiment, la mida i el cost dels dispositius optoelectrònics serà cada vegada més evident. Com a mitjà més important per resoldre aquesta contradicció, la tecnologia d'integració optoelectrònica es convertirà cada vegada més en un líder en el camp optoelectrònic a casa i a l'estranger Tendències de desenvolupament i punts calents de la recerca competitiva.
1. Estat del desenvolupament i progrés de la tecnologia d'integració optoelectrònica
Després de dècades de desenvolupament, la tecnologia optoelectrònica i la indústria han fet grans èxits. El paper de suport de l'optoelectrònica per al desenvolupament social i econòmic nacional s'ha convertit en el consens de tots els països. Molts països han establert diversos programes de recerca optoelectrònica.
La tecnologia d'integració optoelectrònica ha format diferents classificacions temàtiques per al progrés fronterer, els requisits d'aplicació i les diferents etapes del processament de la informació. Per exemple, ha format una assignatura d'informació optoelectrònica d'alta velocitat per a les necessitats de la tecnologia de comunicació òptica de banda ampla; per a la realització de diversos nous materials funcionals a escala Micro-Nano Amb el desenvolupament de dispositius, s'han format fototònica Micro-Nano i disciplines d'imatge i exhibició d'ultra alta resolució; com a resposta a la creixent demanda d'il·luminació de semiconductors i detecció de llum ultraviolada, s'ha format una disciplina d'optoelectrònica de semiconductors de banda ampla. A més, la tecnologia actual del dispositiu unitari és bàsicament madura, però cap sistema material pot convertir-se en l'únic sistema de material integrat fotònic. La convivència de múltiples sistemes materials es convertirà en l'estat de la tecnologia integrada optoelectrònica durant molt de temps en el futur.
Després d'això, els dispositius optoelectrònics típics i les tecnologies d'integració s'explicaran per separat.
(1) Xip integrat per a funcions de comunicació òptica i processament de la informació
Davant els colls d'ampolla tècnics als quals s'enfronten les comunicacions òptiques i el processament de la informació, les tecnologies de disseny, preparació, embalatge i aplicació de xips integrats per a les comunicacions òptiques i el processament de la informació han avançat molt. El principal estat de recerca i progrés són els següents:
Materials funcionals: En els últims anys, els avenços en una sèrie de nous materials com els cristalls atòmics bidimensionals i els aïllants topològics han proporcionat oportunitats de desenvolupament per explorar nous principis i nous dispositius funcionals d'informació estructural. El domini de nous materials semiconductors i la nova tecnologia de dispositius principis aprofitaran les altures de comandament de la propera generació de tecnologies de la informació. Aprofitant les oportunitats portades per nous materials funcionals de la informació i explorant noves estructures i nous dispositius principis establirà les bases per al nou desenvolupament de les tecnologies de la informació.
Tecnologia d'integració: La integració fotònica és l'única manera de trencar els colls d'ampolla de "velocitat", "consum d'energia" i "intel·ligència" als quals s'enfronten els sistemes d'informació. En l'actualitat, la tecnologia de dispositius d'unitat és bàsicament madura. Com realitzar la integració del sistema de sistemes multi-materials i dispositius multifuncionals és Problemes que s'han d'estudiar i resoldre amb urgència. A més, per a xarxes de banda ampla, big data i comunicacions 5G, cal centrar-se en ciència i tecnologia clau com la compatibilitat de processos de preparació, coincidència de camp de mode, i acoblament creuat de mode òptic.
Aplicació del sistema: A jutjar per la situació competitiva dels països occidentals en el camp de les comunicacions òptiques, la transmissió òptica ultra-gran capacitat i ultra-llarga distància, la interconnexió òptica del centre de dades, la xarxa òptica on-chip, els xips i dispositius integrats optoelectrònics híbrids multimèdrics basats en silici, la transmissió òptica espacial de gran capacitat s'ha convertit en un punt d'accés internacional. La competència futura es reflectirà principalment en "la pròxima generació de transmissió òptica ultra-gran capacitat i accés òptic", "alta densitat, ample de banda alta, baixa latència i interconnexió òptica de baixa potència d'una nova generació de centres de dades", "nova comunicació de llum visible" i "construcció espacial de diverses plataformes com "transmissió òptica integrada espai a terra".
