Din perspectiva aplicațiilor comerciale la scară largă și a dezvoltării tehnologiei, comunicațiile optice bazate pe componente fotonice și tehnologiile de integrare fotonică au cunoscut o evoluție pe termen lung de la rețelele de coloană vertebrală la nivel național, de la fibră la domiciliu, echipamente și interconectare a fibrelor la nivel de bord până la drumul de interconectare optică la nivel de modul. Odată cu îmbunătățirea continuă a cerințelor de dezvoltare a comunicațiilor, ar fi ultra-mare viteză, bandă ultra-largă, consum redus de energie, și timp ultra-scurt, ar fi comunicațiile mobile 5G și 6G, rețeaua integrată de informații de spațiu și pământ, integrarea optică și electrică a devenit o tendință majoră de dezvoltare tehnologică, iar dezvoltarea tehnologiilor de bază a început să se concentreze pe integrarea optoelectronică la nivel de cip.
În ultimii 40 de ani, odată cu dezvoltarea și maturitatea tehnologiei de integrare fotonică, tehnologia de integrare a mai multor dispozitive fotonice și electronice într-un modul sau chiar un singur cip a fost realizată treptat. Odată cu accelerarea upgrade-urilor de comunicare în rețea în viitor, contradicția dintre cerințele aplicației și performanța, dimensiunea și costul dispozitivelor optoelectronice va deveni din ce în ce mai evidentă. Fiind cel mai important mijloc de rezolvare a acestei contradicții, tehnologia de integrare optoelectronică va deveni din ce în ce mai mult un lider în domeniul optoelectronic în țară și în străinătate Tendințe de dezvoltare și hotspot-uri de cercetare concurente.
1. Stadiul dezvoltării și progresul tehnologiei de integrare optoelectronică
După decenii de dezvoltare, tehnologia optoelectronică și industria au făcut mari realizări. Rolul de sprijin al optoelectronicii pentru dezvoltarea socială și economică națională a devenit consensul tuturor țărilor. Multe țări au stabilit diverse programe de cercetare optoelectronică.
Tehnologia de integrare optoelectronică a format diferite clasificări ale subiectelor pentru progresul frontierei, cerințele de aplicare și diferitele etape ale prelucrării informațiilor. De exemplu, a format un subiect de informare optoelectronică de mare viteză pentru nevoile tehnologiei de comunicații optice în bandă largă; pentru realizarea diferitelor materiale funcționale noi la scara Micro-Nano Odată cu dezvoltarea dispozitivelor, s-au format fotonice Micro-Nano și discipline de imagistică și afișare de înaltă rezoluție; ca răspuns la cererea tot mai mare de iluminat semiconductor și detectarea luminii ultraviolete, s-a format o disciplină optoelectronică semiconductoare cu bandă largă. În plus, tehnologia actuală a dispozitivului de unitate este practic matură, dar niciun sistem material nu poate deveni singurul sistem de materiale fotonice integrate. Coexistența mai multor sisteme materiale va deveni starea tehnologiei optoelectronice integrate pentru o lungă perioadă de timp în viitor.
După aceea, dispozitivele optoelectronice tipice și tehnologiile de integrare vor fi explicate separat.
(1) Cip integrat pentru funcții de comunicare optică și prelucrare a informațiilor
În fața blocajelor tehnice cu care se confruntă comunicațiile optice și prelucrarea informațiilor, tehnologiile de proiectare, pregătire, ambalare și aplicare a cipurilor integrate pentru comunicații optice și prelucrarea informațiilor au înregistrat progrese semnificative. Principalele studii și progresele înregistrate sunt următoarele:
Materiale funcționale: În ultimii ani, descoperirile într-o serie de materiale noi, ar fi cristalele atomice bidimensionale și izolatoarele topologice, au oferit oportunități de dezvoltare pentru explorarea de noi principii și noi dispozitive funcționale de informații structurale. Stăpânirea noilor materiale semiconductoare și a noilor tehnologii principale ale dispozitivelor vor cuceri înălțimile de comandă ale următoarei generații de tehnologii ale informației. Valorificarea oportunităților oferite de noile materiale funcționale ale informației și explorarea noilor structuri și a noilor dispozitive de principiu va pune bazele noii dezvoltări a tehnologiei informației.
Tehnologia de integrare: Integrarea fotonică este singura modalitate de a trece peste blocajele de "viteză", "consum de energie" și "inteligență" cu care se confruntă sistemele informatice. În prezent, tehnologia dispozitivului este practic matură. de a realiza integrarea sistemului de sisteme multi-materiale și dispozitive multifuncționale este probleme care trebuie să fie studiate și rezolvate urgent. În plus, pentru rețelele în bandă largă, big data și comunicațiile 5G, este necesar să se pună accentul pe știința și tehnologia cheie, ar fi compatibilitatea proceselor de pregătire, potrivirea câmpului de mod și cuplarea încrucișată a modului optic.
Aplicație de sistem: Judecând după situația concurențială a țărilor occidentale în domeniul comunicațiilor optice, capacitatea ultra-mare și transmisia optică pe distanțe ultra-lungi, interconectarea optică a centrelor de date, rețeaua optică on-chip, cipurile și dispozitivele integrate optoelectronice hibride pe bază de siliciu, transmisia optică spațială de mare capacitate a devenit un hotspot internațional. Concurența viitoare se va reflecta în principal în următoarea generație de transmisie optică de capacitate ultra-mare și acces optic, înaltă densitate, lățime de bandă mare, latență redusă și interconectare optică de mică putere a unei noi generații de centre de date, noua comunicare luminoasă vizibilă și construcția spațială a diferitelor platforme, ar fi transmisia optică integrată spațiu-sol.
