光子集成電路(PIC)是一種具有光子元件的芯片，它利用光而不是電子元件來創(chuàng)建功能電路。PIC存在于你的智能手機(jī)、電腦和其他電子設(shè)備中。在電子芯片中，電子流過電子元件，如晶體管、電阻、電感和電容。在光子芯片中，光子通量通過光學(xué)元件，如波導(dǎo)，類似于電阻或?qū)Ь€，激光器，偏振器和移相器。

　一、什么是集成光子學(xué)？

　利用光進(jìn)行電子歷史處理的任務(wù)被稱為集成光子學(xué)(IP)。它可用于各種行業(yè)，包括電信(5G網(wǎng)絡(luò))、加速醫(yī)療診斷的生物傳感器和汽車工業(yè)(激光雷達(dá))。IP通過使用自動化晶圓級通用集成技術(shù)，將許多光子功能集成到硅、磷化銦(InP)或二氧化硅襯底上的光子集成電路(PIC)中。由于集成光子學(xué)，這些光學(xué)功能顯著提高了效率和可靠性，同時降低了重量、尺寸和功耗。

　二、電子學(xué)和光子學(xué)

　了解IP和傳統(tǒng)電子電路的異同，有助于你更好地掌握這項技術(shù)。光子學(xué)使用光子來控制它們，就像電子設(shè)備控制芯片上的電子一樣。光的基本成分是光子。傳統(tǒng)的集成電路(IC)可以通過允許電子在電路中自由移動來導(dǎo)電。被稱為電子的亞原子粒子帶負(fù)電荷，可以與其他粒子和電子相互作用。當(dāng)電子通過電路時，這些相互作用會使它們變慢，從而限制了可以傳輸?shù)男畔⒘?。它們還會產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致能量和信息的損失。

　光子用于光子集成電路(PIC)。當(dāng)光子以光速運(yùn)動時，幾乎不會受到其他光子的干擾。由于在沒有明顯能量損失的情況下，帶寬(數(shù)據(jù)傳輸速率)和電路速度顯著增加，PIC的能效遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其同類IC產(chǎn)品。

　像金屬線一樣，它限制和引導(dǎo)電信號，集成的光子模塊使用波導(dǎo)將光(通過全內(nèi)反射)引導(dǎo)到所需的方向。PIC提供光波長信息信號，通常在850和1650 nm之間的可見光譜或近紅外光譜中。

　波導(dǎo)連接PIC的組件。芯片組件可以是有源的或無源的，例如耦合器、開關(guān)、調(diào)制器和多路復(fù)用器。小而可靠的光子器件將這些元件集成在一起，并在單個襯底上制造它們。

　PIC與電子電路中使用的基本制造工具非常不同。晶體管是電子產(chǎn)品中使用的集成電路的主要元件。但是PIC的主要器件沒有一個是制造業(yè)占主導(dǎo)地位的。PIC將根據(jù)其預(yù)期用途使用各種制造設(shè)備。