积体光学

光子集成电路（PIC）或集成光路是一个包含两个或更多光子元件的微芯片，形成一个功能电路。这种技术可以检测、产生、传输和处理光。

积体光学利用光子（或光的粒子），而不是电子集成电路利用的电子。两者之间的主要区别是，光子集成电路为通常在可见光谱或近红外（850-1650纳米）的光学波长上施加的信息信号提供功能。

与光学元件相比，集成光学的优点是xxx减少了光波导的尺寸，更稳健的光学对准，即由制造过程本身进行的对准，以及由平面加工的大规模并行性所带来的低成本。

商业上使用最多的光子集成电路材料平台是磷化铟（InP），它允许在同一芯片上集成各种光学活性和无源功能。

光子集成电路的最初例子是简单的2节分布式布拉格反射器（DBR）激光器，由两个独立控制的器件部分组成--一个增益部分和一个DBR镜部分。

因此，所有现代单片可调谐激光器、广泛可调谐激光器、外部调制激光器和发射器、集成接收器等都是光子集成电路的例子。

截至2012年，这些设备在单个芯片上集成了数百种功能。贝尔实验室在这一领域进行了开拓性的工作。InP光子集成电路最引人注目的学术中心是美国加州大学圣巴巴拉分校、荷兰的埃因霍温科技大学和特文特大学。

2005年的一项发展表明，尽管硅是一种间接带隙材料，但它仍然可以通过拉曼非线性产生激光。这种激光器不是电驱动的，而是光驱动的，因此仍然需要进一步的光学泵浦激光源。

光子学是检测、生成和操纵光粒子（光子）的科学。根据量子力学和爱因斯坦在1905年首次提出的波粒二象性概念，光既是一种电磁波，也是一种粒子。

光的运行环境决定了观察到的光的性质。例如，通过透镜弯曲的光是一种波的形式，而在光纤中，光是以光子的粒子形式存在的，它不带有质量和特定的能量。

使用电气元件的集成电路在20世纪40年代末和50年代初首次被开发出来，但直到1958年才开始商业化。当激光器和激光二极管在20世纪60年代被发明时，"光子学 "一词就被更多地用来描述应用光来取代以前通过使用电子技术实现的应用。

到20世纪80年代，光子学通过其在光纤通信中的作用获得了牵引力。在这十年的开始，代尔夫特理工大学的一个新研究小组的助理梅因特·斯米特 (Meint Smit) 开始在集成光子学领域进行开拓。他因发明了阵列波导光栅（AWG）而备受赞誉：这是现代互联网和电话数字连接的核心部件。斯米特获得了多个奖项，包括ERC高级资助，光电子学的Rank奖和LEOS技术成就奖。

由于梅因特·斯米特 (Meint Smit) 和巴克克斯 (Ton Backx) 在过去几十年中的开创性工作，荷兰的集成光子学领域已经崛起。Backx被任命为荷兰狮子骑士勋章，以表彰他在改革埃因霍温科技大学电气工程系以及创建光子集成研究所和光子三角洲 (PhotonDelta) 方面的作用。

2022年10月，在哥本哈根的丹麦技术大学进行的一项实验中，一个光子芯片在一条超过7.9公里长的光缆上传输了1.84 petabits的数据。首先，数据流分为37个部分，每个部分都被送入光纤电缆的一个独立核心。接下来，每个通道被分成223个部分，与整个光谱中的等距光峰相对应。

与硅是主要材料的电子集成不同，系统光子集成电路由各种材料系统制成，包括电光晶体，如铌酸锂、硅上硅、绝缘体上硅、各种聚合物和用于制造半导体激光器的半导体材料，如GaAs和InP。