Z punktu widzenia zastosowań komercyjnych na dużą skalę i rozwoju technologii, komunikacja optyczna oparta na komponentach fotonicznych i technologiach integracji fotonicznej doświadczyła długoterminowej ewolucji z sieci szkieletowych na poziomie krajowym, światłowodu do domu, sprzętu i połączeń światłowodowych na poziomie płyty do optycznej drogi połączeń optycznych na poziomie modułu. Dzięki ciągłemu doskonaleniu wymagań dotyczących rozwoju komunikacji, takich jak ultraszybki, ultraszerokopasmowy, niski pobór mocy i bardzo krótki czas, takich jak łączność komórkowa 5G i 6G, zintegrowana sieć informacyjna przestrzeni i ziemi, integracja optyczna i elektryczna stała się głównym trendem rozwoju technologicznego, a rozwój podstawowych technologii zaczął koncentrować się na integracji optoelektronicznej na poziomie chipa.
W ciągu ostatnich 40 lat, wraz z rozwojem i dojrzałością technologii integracji fotonicznej, technologia integracji wielu urządzeń fotonicznych i urządzeń elektronicznych z modułem lub nawet jednym układem została stopniowo zrealizowana. Wraz z przyspieszeniem aktualizacji komunikacji sieciowej w przyszłości, sprzeczność między wymaganiami aplikacji a wydajnością, rozmiarem i kosztem urządzeń optoelektronicznych będzie coraz bardziej oczywista. Jako najważniejszy sposób rozwiązania tej sprzeczności, technologia integracji optoelektronicznej będzie coraz bardziej liderem w dziedzinie optoelektroni w kraju i za granicą Trendy rozwojowe i hotspoty konkurencyjnych badań.
1. Status rozwoju i postęp technologii integracji optoelektronicznej
Po dziesięcioleciach rozwoju, technologia optoelektroniczna i przemysł dokonały wielkich osiągnięć. Wspieranie roli optoelektroniki dla krajowego rozwoju społecznego i gospodarczego stało się zgodne ze wszystkimi krajami. Wiele krajów stworzyło różne programy badań optoelektronicznych.
Technologia integracji optoelektronicznej stworzyła różne klasyfikacje przedmiotów dla postępu granicznego, wymagań aplikacyjnych i różnych etapów przetwarzania informacji. Na przykład, stworzyła szybki podmiot informacyjny optoelektroniczny na potrzeby szerokopasmowej technologii komunikacji optycznej; do realizacji różnych nowych materiałów funkcjonalnych w skali Micro-Nano Wraz z rozwojem urządzeń powstały fotonika Micro-Nano oraz dziedziny obrazowania i wyświetlania o ultrawysokiej rozdzielczości; w odpowiedzi na rosnące zapotrzebowanie na oświetlenie półprzewodnikowe i wykrywanie światła ultrafioletowego, powstała szerokopasmowa dyscyplina optoelektroniki półprzewodnikowej. Ponadto obecna technologia urządzeń jednostkowych jest w zasadzie dojrzała, ale żaden system materiałów nie może stać się jedynym zintegrowanym systemem fotonicznym materiałem. Współistnienie wielu systemów materiałowych stanie się w przyszłości stanem zintegrowanej technologii optoelektronicznego.
Następnie typowe urządzenia optoelektroniczne i technologie integracji zostaną wyjaśnione oddzielnie.
(1) Zintegrowany układ do komunikacji optycznej i funkcji przetwarzania informacji
W obliczu technicznych wąskich gardeł, z jakimi borykają się komunikacja optyczna i przetwarzanie informacji, technologie projektowania, przygotowania, pakowania i stosowania zintegrowanych chipów do komunikacji optycznej i przetwarzania informacji poczyniły ogromne postępy. Główny stan badań i postęp są następujące:
Materiały funkcjonalne: W ostatnich latach przełomowe w serii nowych materiałów, takich jak dwuwymiarowe kryształy atomowe i izolatory topologiczne, zapewniły możliwości rozwoju w zakresie odkrywania nowych zasad i nowych urządzeń funkcjonalnych informacji strukturalnych. Opanowanie nowych materiałów półprzewodnikowych i nowa technologia urządzeń podstawowych obejmie szczyty dowodzenia nowej generacji technologii informatycznych. Wykorzystanie możliwości, jakie stwarzają nowe materiały informacyjne, oraz odkrywanie nowych struktur i nowych urządzeń zasadowych, położy podwaliny pod nowy rozwój technologii informatycznych.
Technologia integracji: Integracja fotoniczna jest jedynym sposobem na przełamanie wąskich gardeł "prędkości", "zużycia energii" i "inteligencji" napotykanych przez systemy informatyczne. Obecnie technologia urządzenia jednostki jest w zasadzie dojrzała. Jak zrealizować integrację systemu systemów wielomazowych i urządzeń wielofunkcyjnych to problemy, które należy pilnie zbadać i rozwiązać. Ponadto w przypadku sieci szerokopasmowych, dużych zbiorów danych i komunikacji 5G konieczne jest skupienie się na kluczowych technologiach i naukach, takich jak zgodność procesu przygotowania, dopasowywanie pól trybu i sprzężenie krzyżowe w trybie optycznym.
Zastosowanie systemu: Sądząc po sytuacji konkurencyjnej krajów zachodnich w dziedzinie łączności optycznej, ultraduchowej pojemności i ultradyspozycyjnej transmisji optycznej, optycznych połączeń centrów danych, sieci optycznej na chipie, wielomaterialnych zintegrowanych układów i urządzeń optoelektronicznych opartych na krzemie, przekładnik optyczny o dużej pojemności przestrzeni stał się międzynarodowym hotspotem. Przyszła konkurencja znajdzie odzwierciedlenie głównie w "nowej generacji ultra-dużej pojemności transmisji optycznej i dostępu optycznego", "wysokiej gęstości, wysokiej przepustowości, niskich opóźnień i niskiej mocy optycznych połączeń połączonych nowej generacji centrów danych", "nowej komunikacji światła widzialnego" i "przestrzeni Budowa różnych platform, takich jak "zintegrowana transmisja optyczna przestrzeni do ziemi".
