Desde la perspectiva de las aplicaciones comerciales a gran escala y el desarrollo de tecnología, las comunicaciones ópticas basadas en componentes fotónicos y las tecnologías de integración fotónica han experimentado una evolución a largo plazo de las redes troncales a nivel nacional, la interconexión de fibra a casa, equipos y fibra a nivel de placa a la carretera de interconexión óptica a nivel de módulo. Con la mejora continua de los requisitos de desarrollo de la comunicación como la ultra alta velocidad, la banda ultra ancha, el bajo consumo de energía y el tiempo ultra corto, como las comunicaciones móviles 5G y 6G, la red de información integrada de espacio y tierra, la integración óptica y eléctrica se ha convertido en una tendencia importante de desarrollo tecnológico, y el desarrollo de tecnologías básicas Comenzó a centrarse en la integración optoelectrónica a nivel de chip.
En los últimos 40 años, con el desarrollo y madurez de la tecnología de integración fotónica, la tecnología de integración de múltiples dispositivos fotónicos y dispositivos electrónicos en un módulo o incluso un solo chip se ha realizado gradualmente. Con la aceleración de las actualizaciones de comunicación de red en el futuro, la contradicción entre los requisitos de aplicación y el rendimiento, el tamaño y el costo de los dispositivos optoelectrónicos se hará cada vez más evidente. Como el medio más importante para resolver esta contradicción, la tecnología de integración optoelectrónica se convertirá cada vez más en un líder en el campo optoelectrónico en el campo de la urbanización en el país y en el extranjero Tendencias de desarrollo y puntos críticos de la investigación competidora.
1. Estado de desarrollo y progreso de la tecnología de integración optoelectrónica
Después de décadas de desarrollo, la tecnología optoelectrónica y la industria han logrado grandes logros. El papel de apoyo de la optoelectrónica para el desarrollo social y económico nacional se ha convertido en el consenso de todos los países. Muchos países han establecido varios programas de investigación optoelectrónica.
La tecnología de integración optoelectrónica ha formado diferentes clasificaciones de temas para el progreso fronterizo, los requisitos de aplicación y las diferentes etapas del procesamiento de la información. Por ejemplo, ha formado un tema de información optoelectrónica de alta velocidad para las necesidades de la tecnología de comunicación óptica de banda ancha; para la realización de varios materiales funcionales nuevos en la escala Micro-Nano Con el desarrollo de dispositivos, se han formado fotónica Micro-Nano y disciplinas de imagen y visualización de ultra alta resolución; en respuesta a la creciente demanda de iluminación semiconductora y detección de luz ultravioleta, se ha formado una disciplina de optoelectrónica semiconductor de banda ancha. Además, la tecnología actual del dispositivo de la unidad es básicamente madura, pero ningún sistema de materiales puede convertirse en el único sistema de material integrado fotónico. La coexistencia de múltiples sistemas de materiales se convertirá en el estado de la tecnología integrada optoelectrónica durante mucho tiempo en el futuro.
Después de eso, los dispositivos optoelectrónicos típicos y las tecnologías de integración se explicarán por separado.
(1) Chip integrado para funciones de comunicación óptica y procesamiento de información
Ante los cuellos de botella técnicos a los que se enfrentan las comunicaciones ópticas y el procesamiento de la información, las tecnologías de diseño, preparación, envasado y aplicación de chips integrados para comunicaciones ópticas y procesamiento de información han hecho grandes progresos. El estado principal de la investigación y el progreso son los siguientes:
Materiales funcionales: En los últimos años, los avances en una serie de nuevos materiales, como los cristales atómicos bidimensionales y los aislantes topológicos, han proporcionado oportunidades de desarrollo para explorar nuevos principios y nuevos dispositivos funcionales de información estructural. Dominar nuevos materiales semiconductores y la nueva tecnología de dispositivos de principios aprovecharán las alturas dominantes de la próxima generación de tecnología de la información. Aprovechar las oportunidades que aportan los nuevos materiales funcionales de la información y explorar nuevas estructuras y nuevos dispositivos principales sentará las bases para el nuevo desarrollo de la tecnología de la información.
Tecnología de integración: La integración fotónica es la única manera de romper los cuellos de botella de "velocidad", "consumo de energía" e "inteligencia" a los que se enfrentan los sistemas de información. En la actualidad, la tecnología del dispositivo de la unidad es básicamente madura. Cómo realizar la integración del sistema de sistemas multimateriales y dispositivos multifuncionales es Problemas que deben ser estudiados y resueltos con urgencia. Además, para las redes de banda ancha, big data y comunicaciones 5G, es necesario centrarse en la ciencia y la tecnología clave, como la compatibilidad de procesos de preparación, la coincidencia de campos de modo y el acoplamiento cruzado en modo óptico.
Aplicación del sistema: A juzgar por la situación competitiva de los países occidentales en el campo de las comunicaciones ópticas, la capacidad ultra grande y la transmisión óptica de ultra larga distancia, la interconexión óptica del centro de datos, la red óptica en chip, los chips y dispositivos integrados optoelectrónicos híbridos multimateriales basados en silicio, la transmisión óptica espacial de gran capacidad se ha convertido en un punto de acceso internacional. La competencia futura se reflejará principalmente en "la próxima generación de transmisión óptica de ultra gran capacidad y acceso óptico", "alta densidad, ancho de banda alto, baja latencia e interconexión óptica de baja potencia de una nueva generación de centros de datos", "nueva comunicación de luz visible" y "construcción espacial de varias plataformas como "transmisión óptica integrada de espacio a tierra".
