定义
具有光学功能的集成电路。
光子集成电路（也称为平面光波电路= PLC或集成光电器件）是集成了多个甚至许多光学（通常也是电子）元件的设备。 这种设备的技术称为集成光学。 光子集成电路通常采用晶圆级技术（涉及光刻）在硅，二氧化硅或非线性晶体材料（例如铌酸锂（LiNbO3）的衬底（通常称为芯片）上制造. 基板材料已经决定了该技术的许多特征和局限性：
- 硅基硅集成光学器件建立在硅晶圆上，强大的微电子技术的许多方面都可以用于硅晶圆。 硅波导可实现耦合器、滤波器（例如波分复用技术中的多路复用器和解复用器）、功率分配器和解路器，甚至具有光增益的有源元件。 它们也可以连接到光纤。 耦合多个波导的自然解决方案是使用光纤阵列。
- 目前最感兴趣的一个领域是硅光子学，其中光子功能直接在硅芯片上实现。
- 已经商业化的光子集成电路技术基于磷化铟（InP）；它主要用于光纤通信。
- 相对较新的氮化硅（Si3N4） 平台适用于在 1 μm 光谱区域甚至更短波长下运行的光子器件。 可以制造弯曲半径小的低损耗波导，也可以制造各种类型的光子元件，如耦合器、滤波器、阵列波导光栅等。 高非线性系数为非线性信号处理提供了潜力。
- 波导可以在石英玻璃（熔融石英）上制造，例如使用涉及化学处理或掺杂剂的光刻技术，或激光微加工。 后一种技术可用于制造远低于表面的波导（嵌入式波导），从而使三维电路设计成为可能。放大器和激光器可以通过使用稀土掺杂的玻璃来制造。
- 铌酸锂（LiNbO3）作为非线性晶体材料适用于执行非线性功能的器件，例如电光调制器或声光换能器。 波导可以在铌酸锂衬底上制造，例如通过质子交换或通过钛的注入，在任何情况下都由光刻方法控制。 掺杂稀土离子使放大器和激光器成为可能。 这种材料的双折射为偏振控制创造了机会，然后可以用于例如滤波目的。 另一方面，双折射使得获得光纤通信通常需要的与偏振无关的器件变得更加困难。
光子集成电路既可以承载相同组件的大型阵列，也可以包含复杂的电路配置。 然而，由于各种原因，可实现的复杂性远不如电子集成电路高。 它们的主要应用是光纤通信领域，特别是在光纤网络中，但它们也可用于光学传感器和计量等。
一个重要的区别是具有较小或较大模式区域的设备之间的区别：
- 一些波导（例如采用绝缘体上硅技术制造）表现出很强的约束，导致有效模面积小，并允许紧密弯曲而不会产生过多的弯曲损耗。 因此，它们可能适用于集成度非常高的芯片。 然而，这种器件基本上总是依赖于极化，具有很强的内置双折射。 原则上，偏振不敏感设计是可能的，但会引入不切实际的制造公差。
- 其他波导表现出较弱的引导，可以以偏振不敏感的形式制成。 然而，这种波导不允许紧密弯曲，从而阻碍了高度集成。
应用领域
光子集成电路可以在不同领域找到应用；一些例子：
- 光纤通信和自由空间光通信可以利用电路进行信号生成、检测、再生和其他处理。
- 光学计量，例如激光雷达和光纤传感器的形式，可以从集成电路中受益，即使是干涉仪等精密设备也可以以紧凑和稳定的方式实现。 光学频率计量可以利用高度紧凑的频率梳源作为光学频率合成器[8]。
- 太赫兹成像通常涉及用于生成和检测太赫兹波并处理信号的光子元件。
- 量子密码学和量子计算是另一个应用领域。
通常，光子集成电路是专门为特定应用设计和制造的。 然后它们可以称为ASPIC =专用光子集成电路。
铸造厂的制造
在微电子领域，代工厂的模型已被广泛接受。 这意味着一家公司设计并随后销售用于特定目的的集成电路与另一家公司（代工厂）之间的分离。 只有铸造厂需要拥有复杂的机械和详细的制造专业知识。
同一型号也适用于光子集成电路。 同样，需要一种复杂的技术，一些代工厂掌握了这种技术，他们的客户可以专注于设计用于特定目的的电路并将其推向市场。 需要开发合适的接口，其中铸造厂准确描述其功能并接收要制造的设计。 对于设计，某些元件（例如，用于实现某些器件功能，如波导、耦合器、谐振器、调制器、光电探测器等）可能已经预定义，并且可以由电路设计人员适当地连接。 代工厂可以制造裸芯片，也可能提供封装解决方案。
代工厂可以支持不同的技术平台，例如磷化铟 （InP）、砷化镓 （GaAs）、绝缘体上硅 （SOI）、硅上二氧化硅等。 请注意，这些在所需机械的技术细节上可能有很大差异。 与其他技术（如微电子和微机电系统（MEMS））的结合也很重要。
参考文献
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