陳向飛，唐 松

（1.南京大學(xué) 南京210093；2.英國格拉斯哥大學(xué) 英國格拉斯哥G128QQ）

1 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)及無線通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，由傳統(tǒng)分立器件構(gòu)成的光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)越來越復(fù)雜，隨之帶來的是能耗激增的問題。人們渴望將具有不同功能的半導(dǎo)體器件集成在同一個(gè)基片上，高度的集成化能簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，帶來更緊湊的封裝方式，大大地降低能耗。2004年以后，光子集成器件（PIC）發(fā)展迅速，成為目前光通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，并且被歐美發(fā)達(dá)地區(qū)和國家定位為戰(zhàn)略發(fā)展技術(shù)方向。半導(dǎo)體器件的集成代表了未來光通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向，能有效地解決通信容量緊張以及能耗激增的問題。在這方面，我國的光電子集成芯片研究進(jìn)展緩慢，迫切需要展開更深入的研究。

在微電子領(lǐng)域，芯片的集成度遵循摩爾定律：芯片的集成度（單個(gè)芯片上的晶體管數(shù)目）每兩年翻一番，這個(gè)定律在電子芯片過去40多年的發(fā)展進(jìn)程中得到了驗(yàn)證。對于光子集成芯片，人們發(fā)現(xiàn)了類似的“摩爾定律”，只不過集成度不是每兩年翻一番，而是近似每2.5年翻一番[1]，如圖1所示。然而，光子集成芯片和傳統(tǒng)的微電子集成芯片有很大的不同，微電子集成芯片的優(yōu)勢在于只需要少數(shù)幾種簡單的微結(jié)構(gòu)的大量拼湊就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能。而對于光子集成器件，其線度目前遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于微電子功能結(jié)構(gòu)的尺寸，并且光電子器件種類繁多，包括激光器、調(diào)制器、放大器、濾波器、耦合器、復(fù)用器等需要不同設(shè)計(jì)的功能器件，因此光電子器件的集成難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的微電子芯片。然而，盡管難度很大，人們在光子集成領(lǐng)域還是在不斷地前進(jìn)，并且取得了相當(dāng)大的成就。

2 光子集成相關(guān)技術(shù)

目前光子集成技術(shù)種類繁多，各種技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并且在不同的領(lǐng)域得到了應(yīng)用。對于光電子器件的集成，由于現(xiàn)代光通信系統(tǒng)都是基于波分復(fù)用（WDM）技術(shù)，因此光電子器件都是基于特定波長優(yōu)化的。對于不同種類的光電子器件，比如激光器、調(diào)制器、無源耦合器等，它們對光的不同功能來自于它們不同的能帶結(jié)構(gòu)，因此光電子器件的集成本質(zhì)上是對不同波長的光的能帶工程，需要在同一個(gè)基片上實(shí)現(xiàn)具有不同功能的能帶結(jié)構(gòu)。

在各種光電子器件中，半導(dǎo)體激光器是比較特殊的一類器件，作為光通信系統(tǒng)的信源，它無可替代的功能奠定了其在種類繁多的光電子器件中的關(guān)鍵地位。圍繞半導(dǎo)體激光器這一關(guān)鍵器件，光子集成的方式無非可以劃分為兩種：一種是基于制作有源激光器的基片，通過一些特殊的方法改變特定位置的能帶結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)具有不同功能的器件；還有一種即基于無源器件，通過在制作無源器件的基片上集成半導(dǎo)體激光器來實(shí)現(xiàn)功能器件的集成。

事實(shí)上，對于前一種方法，由于制作通信波段的半導(dǎo)體激光器都基于InP材料，因此有源無源集成限定在了InP基片上。在InP材料基底上通過生長量子阱結(jié)構(gòu)制作高性能半導(dǎo)體激光器芯片的方法，只需要通過一定的方式改變量子阱的能帶結(jié)構(gòu)就能實(shí)現(xiàn)具有不同功能的光電子器件的集成，目前唯一成功商業(yè)化的單片光子集成案例就是基于這種集成方式。通過改變量子阱的能帶實(shí)現(xiàn)不同的功能，目前已經(jīng)發(fā)展了多種技術(shù)，包括對接生長技術(shù)、量子阱混雜技術(shù)、選擇區(qū)域生長技術(shù)等，每種技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，實(shí)際要制作高性能的集成芯片，可能需要同時(shí)應(yīng)用這幾種技術(shù)，以便在獲得高性能的同時(shí)，盡量降低生產(chǎn)成本。

另外一種集成方式就是在無源材料上制備耦合器、調(diào)制器等器件，和基于InP材料的半導(dǎo)體激光器結(jié)合。目前國際上研究的無源材料器件有硅基材料、有機(jī)聚合物材料、鈮酸鋰材料以及玻璃基材料等。這些材料都非常適合制作高性能的無源器件，并且很多都獲得了商業(yè)化的成功，比如基于鈮酸鋰材料的馬赫—曾德爾調(diào)制器、基于玻璃材料的光分路器等。因此在成熟的無源器件基礎(chǔ)上進(jìn)行半導(dǎo)體器件的集成是比較好的方式，由于目前制備通信用的半導(dǎo)體激光器只能基于InP材料，InP和上述材料都無法實(shí)現(xiàn)晶格匹配，因此基于無源材料的光子集成難度很大。一種比較直接的集成方式就是將無源器件與半導(dǎo)體激光器進(jìn)行直接耦合，混合封裝成一個(gè)模塊，這種方式的難度在于耦合，目前還沒有比較好的方式獲得很高的耦合效率，而且這種集成方式不利于模塊的小型化。另外一種方式就是在無源材料上通過鍵合或者粘合的方式，將半導(dǎo)體激光器InP材料和無源材料結(jié)合?，F(xiàn)在基于硅基光子學(xué)的集成方案比較熱門，由于硅基器件的制作可以和微電子的CMOS工藝兼容，人們期望硅基光子學(xué)未來能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、低成本的集成光子芯片的制備。

圖1 光子集成芯片集成度的發(fā)展[1]

光子集成相關(guān)技術(shù)的總結(jié)如圖2所示，雖然光子集成的相關(guān)技術(shù)種類很多，人們目前普遍認(rèn)為基于InP的光子集成技術(shù)和硅基光子學(xué)是未來光子集成的發(fā)展方向，下面就這兩種光子集成方式進(jìn)行探討。

3 基于InP材料的光子集成器件

基于InP的光子集成器件最早可以追溯到1987年，日本的研究人員首次在同一個(gè)芯片上集成了一個(gè)分布反饋（DFB）激光器和一個(gè)電吸收調(diào)制器（EAM）[2]。然而到了1995年，集成芯片才在商業(yè)上獲得大規(guī)模的應(yīng)用[3]。隨著工藝的改進(jìn)、集成度的提高，人們在單個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)的傳輸速率也在逐年提高。2004年，光子集成器件的先驅(qū)美國Infinera公司首次實(shí)現(xiàn)了100 Gbit/s的發(fā)射器[4]，并且逐漸走向了大規(guī)模光子集成的道路。

基于InP的光子集成器件目前已趨于成熟，其基本的產(chǎn)品可以分為兩種集成模塊：發(fā)射器和接收器。這兩種模塊可以單獨(dú)設(shè)計(jì)制作，并沒有要求完全集成在同一個(gè)基片上，發(fā)射器具有發(fā)射多波長通道信息的功能，而接收器則將不同的信道分解開，并且提取出每個(gè)信道的信息。典型的光子集成發(fā)射芯片的結(jié)構(gòu)如圖3所示，每一路都由激光器 （laser diode，LD）、調(diào) 制 器 （modulator）、可 調(diào) 衰 減 器（variable optical attenuator，VOA）組成，每一個(gè)通道對應(yīng)密集波分復(fù)用 （DWDM）系統(tǒng)的一個(gè)波長，當(dāng)復(fù)用器（multiplexer）將多個(gè)通道合并成一個(gè)通道輸出時(shí)，就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)完整的光子集成發(fā)射芯片。每一個(gè)通道的調(diào)制器能調(diào)制的信號速率越高，調(diào)制的格式越復(fù)雜，單個(gè)芯片上集成的通道數(shù)越多，則該集成芯片能承載的速率越高。光子集成接收器的結(jié)構(gòu)和發(fā)射器的結(jié)構(gòu)類似，只不過是一個(gè)相反的過程：光纖中的多信道光源首先經(jīng)過解復(fù)用器（demultiplexer）將每個(gè)信道的波長分解出來，然后每個(gè)通道集成PD探測器就可以將特定波長上承載的信息提取出來。

圖2 光子集成相關(guān)技術(shù)

圖3 光子集成發(fā)射芯片結(jié)構(gòu)

雖然現(xiàn)在國際上很多公司都推出了自己的光子集成芯片，比如Finisar、CyOptics等，都推出了自己的光子集成芯片[5]，包括單芯片40 Gbit/s甚至100 Gbit/s。但這些集成芯片基本上都是4通道的，集成度并不高，而且基本上應(yīng)用于局域網(wǎng)，傳輸距離較短。在光子集成器件方面的集大成者還是Infinera公司，該公司可以說是目前世界上唯一一家能做大規(guī)模光子集成芯片的公司，唯一一家將大規(guī)模光子集成芯片商用的公司。在2011年，該公司成功實(shí)現(xiàn)了單芯片10通道速率達(dá)1.12 Tbit/s的超級通道相干發(fā)射芯片，標(biāo)志著光子集成芯片又向前前進(jìn)了一大步。目前基于InP材料的光子集成芯片的應(yīng)用主要有兩種：一種就是應(yīng)用于局域網(wǎng)，集成度要求不高，速率要求也沒有很高；另一種就是應(yīng)用于長距離相干光通信，對集成芯片要求很高，目前只有Infinera公司推出了相關(guān)產(chǎn)品。

目前光子集成芯片以美國公司為代表，具有最高的研究水平以及成熟的商業(yè)化產(chǎn)品，緊隨其后的便是歐洲國家。歐盟為了在光子集成領(lǐng)域的研究水平不落后于美國，建立了一個(gè)基于InP材料的光子集成芯片研究以及產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化平臺(tái)——JePPIX（Joint European Platform for InP-based Photonic Integrated Components and Circuits）。該平臺(tái)聯(lián)合了整個(gè)歐洲在InP集成方面研究以及產(chǎn)業(yè)化水平最高的高校、研究所以及公司，希望建立一個(gè)公用的通用工藝加工平臺(tái)[6]。

歐洲JePPIX通用光子集成平臺(tái)借鑒微電子的集成方式，希望通過將光子集成芯片分解成一個(gè)一個(gè)微小的功能模塊，建立對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)工藝，這樣就會(huì)有利于集成。類比于微電子的集成過程，這種工藝流程適合大規(guī)模工業(yè)化制作，并且可以靈活地定制芯片，當(dāng)芯片定制上一定的規(guī)模時(shí)，具有很高的成本效益。圖4展示的是通過4種基本的功能模塊：無源波導(dǎo)（passive waveguide device）、相位調(diào)制器 （phase modulator）、半 導(dǎo) 體 光 放 大 器（semiconductor optical amplifier）和偏振轉(zhuǎn)換器（polarisation converter），可以制備多種具有復(fù)雜功能的集成器件，比如2×2光開關(guān)（2×2 switch）、多波長激光器（multi-wavelength laser）以及偏振分束/復(fù)用器（polarisation splitter/combiner）等。一旦建立成熟的通用集成技術(shù)平臺(tái)，歐洲國家在光子集成芯片大規(guī)模應(yīng)用方面必定會(huì)有所作為。

4 基于硅基的光子集成器件

硅材料由于微電子芯片的大量應(yīng)用而大放異彩，同時(shí)硅也是很好的光無源材料，結(jié)合材料鍺可以制作性能優(yōu)良的無源波導(dǎo)、調(diào)制器、探測器等光電器件。由于硅有成熟的CMOS工藝，并且目前的硅工藝的精度可以達(dá)到10 nm，因此人們希望制備硅基光電子器件，并且借助于CMOS工藝，可以大規(guī)模制備低成本的光子集成芯片。目前，基于硅基的光子集成器件很熱門，國際上很多著名公司以及研究組都在致力于硅基光子器件的產(chǎn)業(yè)化研究，包括微電子芯片的巨頭IBM、Intel等公司，其中Intel公司在這方面已經(jīng)有近20年的技術(shù)積累，研制出的硅基光子集成芯片已成功應(yīng)用于Facebook、Google等公司的數(shù)據(jù)中心。美國的新興公司Luxtera，是硅基光子集成芯片的引領(lǐng)者，通過在硅基光子集成芯片上鍵合基于InP材料的半導(dǎo)體激光器，成功制備了4×10 Gbit/s的光電收發(fā)器，并且成功將其封裝成QSFP模塊。硅基光子集成芯片的成功應(yīng)用增大了人們對硅基光子學(xué)的信心，未來硅基光子集成芯片將得到更廣泛的應(yīng)用。

圖4 通過基本功能模塊制備集成芯片舉例[7]

人們已經(jīng)基于硅材料制作了很多性能優(yōu)異的調(diào)制器以及探測器等光電器件，然而由于硅是非直接躍遷帶隙材料，因此無法直接制作半導(dǎo)體激光器。盡管人們還是在不斷地嘗試制作硅基的半導(dǎo)體激光器[8]，但目前硅基激光器還無法產(chǎn)業(yè)化，性能更無法超越基于InP材料的半導(dǎo)體激光器，因此硅基光子芯片和基于InP的半導(dǎo)體激光器的結(jié)合還是目前最有希望獲得產(chǎn)業(yè)化的一種方案。

要是能直接在硅上生長InP材料，則可以很方便地集成基于InP的半導(dǎo)體激光器，可惜InP材料和硅材料的晶格常數(shù)相差很大，在硅上很難實(shí)現(xiàn)無缺陷的InP材料的生長。雖然有少數(shù)研究組還在探索如何在硅上生長InP材料，但研究人員更多地將注意力放在了硅基光子集成芯片和InP激光器成品（或者半成品）之間的混合集成。混合集成有兩種方式：一種方式是通過機(jī)械耦合直接將兩者進(jìn)行耦合封裝，還有一種是通過bonding（鍵合或者粘合）方式實(shí)現(xiàn)混合集成，bonding方式可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的硅基單片集成芯片。

4.1 機(jī)械耦合封裝的硅基集成芯片

如果能將半導(dǎo)體激光器直接和硅基光子集成芯片進(jìn)行耦合，則可以制備混合封裝的光子集成模塊。然而，由于半導(dǎo)體激光器的脊條寬度一般為2μm左右，而硅波導(dǎo)的尺寸一般可以達(dá)到500 nm左右，波導(dǎo)寬度的不對等造成了模式的嚴(yán)重不匹配，因此需要研究如何提高耦合效率。

圖5顯示的是波導(dǎo)之間的直接耦合，圖5（a）是DFB半導(dǎo)體激光器將出射光直接耦合到硅基波導(dǎo)中，圖5（b）則是將硅基波導(dǎo)中的光耦合進(jìn)光纖，以便傳輸。要提高耦合效率，需要將硅波導(dǎo)在耦合端制作錐形的模式轉(zhuǎn)換器，通過將硅波導(dǎo)做寬，可以盡量使得模式匹配，從而增大耦合效率。應(yīng)用于波分復(fù)用系統(tǒng)，需要多個(gè)波長的半導(dǎo)體激光器，因此需要硅基光子集成芯片和半導(dǎo)體激光器陣列進(jìn)行耦合，這對于耦合技術(shù)和耦合效率都是不小的挑戰(zhàn)。

除了這種邊耦合的方式，研究人員還開發(fā)了另外一種耦合方式，通過波導(dǎo)光柵進(jìn)行耦合，如圖6所示。當(dāng)在硅波導(dǎo)中制作強(qiáng)耦合的光柵結(jié)構(gòu)時(shí)，由于光波波矢和光柵倒格矢之間的相互作用，光會(huì)在垂直方向以一定的角度輻射出去，這樣就可以進(jìn)行光纖耦合。這種耦合方式是在垂直方向上進(jìn)行耦合，對機(jī)械固定的要求更高，難度也更大。

4.2 混合集成硅基光子芯片

要實(shí)現(xiàn)硅基光子芯片的單片集成，則需要將基于InP的半導(dǎo)體激光器直接集成到硅基片上，國外研究人員通過膠粘合或鍵合的方式將半導(dǎo)體激光器芯片固定在硅基片上。前者具有代表性的研究組是比利時(shí)的根特大學(xué)，后者則是美國加州大學(xué)圣芭芭拉分校的Bowers J E研究組。

為了使半導(dǎo)體激光器能比較方便地集成在硅基上面，比利時(shí)根特大學(xué)的研究組采用了一種叫做DVB-BCB的紫外固化膠[10]，這種膠能夠在紫外光的照射下固化，這樣就能在半導(dǎo)體激光器芯片和硅基波導(dǎo)對準(zhǔn)之后方便地進(jìn)行固定。這種方式能實(shí)現(xiàn)大面積的芯片之間的集成，但對膠的穩(wěn)定性以及對準(zhǔn)過程的精度具有很高的要求。粘合后的集成芯片的橫截面如圖7（a）所示，通過拋光減薄之后，半導(dǎo)體激光器的N型摻雜的基底很薄，將次激光器的N型基底的一面和制作的硅基光子器件之間通過很薄的DVS-BCB膠粘合起來，這樣量子阱和硅基波導(dǎo)之間的距離就很近，量子阱里的光直接就可以通過硅基波導(dǎo)耦合出來。這樣就能將InP半導(dǎo)體有源器件和硅基器件很好地集成起來，制作單片硅基光子集成器件。

圖5 波導(dǎo)之間的直接耦合

圖6 利用波導(dǎo)光柵進(jìn)行耦合的原理[9]

圖7 硅基光子芯片的集成

為了使芯片之間的結(jié)合更穩(wěn)固，研究人員希望通過鍵合的方式實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光器和硅基器件之間的結(jié)合。通過鍵合，分子之間具有強(qiáng)力的作用力，保證了芯片的穩(wěn)定性，同時(shí)避免了紫外膠對芯片性能的影響。如圖7（b）所示，通過O2等離子體的輔助，基于InP的半導(dǎo)體激光器和已經(jīng)制作好硅基光子器件的基片在較低溫度下鍵合在了一起[11]。通過這種方式，半導(dǎo)體激光器的量子阱可以和硅波導(dǎo)距離更近，有益于獲得更大的光場限制因子，獲得更好的性能。這種鍵合方式同樣可以實(shí)現(xiàn)大面積基片之間的鍵合，具有實(shí)現(xiàn)未來大規(guī)模低成本光子集成芯片的潛力。

5 光子集成器件的未來：InP還是Si

前文介紹了基于InP的光子集成芯片，也介紹了硅基光子集成芯片的實(shí)現(xiàn)，雖然基于InP的光子集成芯片率先獲得了商業(yè)化的成功，但硅基光子學(xué)借助于成熟的CMOS工藝，未來可能更具有潛力。光子集成器件的未來究竟是InP還是Si，一直是業(yè)內(nèi)人士爭論和思考的問題[12]。

基于InP的光子集成芯片一直給人以性能高但價(jià)格也高的印象，因?yàn)榛贗nP材料的有源結(jié)構(gòu)的量子阱的生長一般是多量子阱結(jié)構(gòu)，需要用到四元化合物來調(diào)節(jié)相應(yīng)的能帶，生長工藝復(fù)雜。而且用到的原材料（比如In）都比較昂貴，并不像Si那樣來源廣泛。就像Infinera公司推出的光子集成芯片價(jià)格如此高昂，以至于只能應(yīng)用于對價(jià)格沒那么敏感的骨干網(wǎng)，這也是基于InP的光子集成芯片還沒有大規(guī)模應(yīng)用的一個(gè)原因。然而，基于InP的光子集成芯片在未來還是有潛力的，歐洲國家致力于建立JePPIX光子集成平臺(tái)，他們認(rèn)為，基于InP的光子集成芯片價(jià)格高昂的原因是還沒有建立一個(gè)像CMOS工藝那樣的通用的工藝加工平臺(tái)。一旦基于InP的加工平臺(tái)得以建立，在實(shí)現(xiàn)高成品率以及大規(guī)模應(yīng)用的情況下，基于InP材料的光子集成芯片也會(huì)擁有很低的價(jià)格。

那么，硅基光子集成芯片是否一定能取代基于InP材料的光子集成芯片呢？首先，毫無疑問的是，硅基激光器一直是硅基光子集成芯片的一個(gè)軟肋，就像前文分析的那樣，硅基光子集成芯片的未來可能還是在于結(jié)合基于InP的半導(dǎo)體激光器的混合集成。一方面，就目前而言，通過鍵合的方式得到的硅基光子集成芯片暫時(shí)只達(dá)到40 Gbit/s的速率（Luxtera公司的產(chǎn)品），然而，基于InP的光子集成芯片已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了1.12 Tbit/s的傳輸速率 （Infinera公司產(chǎn)品），兩者之間還存在著不小的差距。另外一方面，硅基光子集成芯片也并不一定意味著低廉的價(jià)格[13]。對于小批量的生產(chǎn)，硅基光子集成芯片價(jià)格也很高昂，價(jià)格低廉的前提也是大規(guī)模生產(chǎn)的同時(shí)擁有很高的成品率。雖然硅基光子學(xué)和CMOS工藝相兼容，但其制作參數(shù)、工藝流程和微電子芯片的制作很不一樣，高成品率的前提是對每一步工藝都進(jìn)行細(xì)致的摸索，同時(shí)對工藝流程進(jìn)行精確的管控。雖然目前的CMOS工藝已經(jīng)達(dá)到了10 nm的量級，但要在同一硅基片上同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)制器、探測器、無源波導(dǎo)等的光電子器件的集成，是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的工作，其制作工藝并不能照搬微電子芯片的制作工藝。同時(shí)硅基光子芯片的封裝和基于InP的光子集成芯片都涉及光的耦合，比普通的微電子芯片成本要高，硅基光子集成芯片要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用還需時(shí)日。

就目前而言，基于InP的光子集成芯片由于出色的性能在骨干網(wǎng)以及局域網(wǎng)都得到了很好的應(yīng)用，而硅基光子集成芯片由于低功耗以及與CMOS工藝兼容的特點(diǎn)，有望率先在數(shù)據(jù)中心的光互連得到應(yīng)用，并且未來可以實(shí)現(xiàn)微電子芯片間的互連[14]。至于未來兩者在某些應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)生競爭，還要看最終哪種技術(shù)能在實(shí)現(xiàn)高性能的同時(shí)具有較低的成本。

6 國內(nèi)光子集成技術(shù)

國內(nèi)已部署并開展了光子集成技術(shù)方面的研究工作，例如：國家自然科學(xué)基金委重大項(xiàng)目“高速光電子集成基礎(chǔ)研究”（No.61090392）于2010年立項(xiàng)，開展面向高速傳輸、交換和高速封裝測試的光子集成基礎(chǔ)方面的研究；國家“863”計(jì)劃項(xiàng)目“光子集成技術(shù)與系統(tǒng)應(yīng)用”（No.2011AA010300）于2011年立項(xiàng)，對光子集成技術(shù)及其系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行了比較完整的研究，研究內(nèi)容包括光集成的基礎(chǔ)技術(shù)、硅基光集成接收芯片、面向干線傳輸?shù)腎nP基10×10 Gbit/s光子集成發(fā)射芯片、面向光接入網(wǎng)絡(luò)的16×2.5 Gbit/s光子集成發(fā)射芯片、面向無線通信的8×6 GHz模擬光子集成發(fā)射芯片以及各個(gè)芯片的示范性系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)用。目前在光子集成芯片、模塊和應(yīng)用上都已取得了重要的研究進(jìn)展。

7 結(jié)束語

毫無疑問，光子集成是未來光通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢。歐美日等地區(qū)和國家率先在該領(lǐng)域做出了開創(chuàng)性的研究工作，并且有相應(yīng)的產(chǎn)品不斷問世。隨著光子集成芯片的集成度被逐漸打破，單芯片所能承載的通信速率必然會(huì)越來越大。光電子器件的集成將是各大光電子器件公司爭相爭奪的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，必將成為下一代光通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。

1 Smit M,Van der Tol J,Hill M.Moore’s law in photonics.Laser and Photonics Reviews,2012,6(1)

2 Kawamura Y,Wakita K,Yoshikuni Y,et al.Monolithic integration of a DFB laser and an MQW optical modulator in the 1.5μm wavelength range.IEEE Journal of Quantum Electronics,1987(23):915～918

3 Alferness R C,Kogelnik H,Wood T H.The evolution of optical systems:optics everywhere.Bell Labs Technical Journal,2000(5):188～202

4 Nagarajan R,Joyner C H,Schneider Jr R P,et al.Large-scale photonic integrated circuits.IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics,2005(11):50～65

5 Cole C,Huebner B,Johnson J E.Photonic integration for high-volume,low-cost applications.Communications Magazine,IEEE,2009(47):S16～S22

6 Smit M,Leijtens X,Ambrosius H,et al.An introduction to InP-based generic integration technology.Semiconductor Science and Technology,2014(29):083001

7 Smit M K,Leijtens X,Bente E,et al.A generic foundry model for InP-based photonic ICs.Proceedings of Optical Fiber Communication Conference,Log Ageles,USA,2012

8 Liang D,Bowers J E.Recent progress in lasers on silicon.Nature Photonics,2010(4):511～517

9 Kopp C,Bernabe S,Bakir B B,et al.Silicon photonic circuits:on-CMOS integration,fiber optical coupling,and packaging.IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics,2011(17):498～509

10 Roelkens G,Stankovic S,Keyvaninia S,et al.III-V/silicon photonic integrated circuits for communication applications.Proceedings of Opto-Electronics and Communications Conference(OECC),Kaohsiung,China,2011:840～841

11 Heck M J,Chen H W,Fang A W,et al.Hybrid silicon photonics for optical interconnects.IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics,2011(17):333～346

12 Liang D,Bowers J.Photonic integration:Si or InP substrates.Electronics Letters,2009(45):578～581

13 Baehr-Jones T,Pinguet T,Guo P L,et al.Myths and rumours of silicon photonics.Nature Photonics,2012(6):206～208

14 Arakawa Y,Nakamura T,Urino Y,et al.Silicon photonics for next generation system integration platform.Communications Magazine,IEEE,2013(51):72～77