Από την άποψη των μεγάλης κλίμακας εμπορικών εφαρμογών και της ανάπτυξης τεχνολογίας, οι οπτικές επικοινωνίες που βασίζονται σε φωτονικά εξαρτήματα και τις τεχνολογίες φωτονικής ολοκλήρωσης έχουν βιώσει μια μακροπρόθεσμη εξέλιξη από τα δίκτυα ραχοκοκαλιάς σε εθνικό επίπεδο, τις ίνες-to-the-home, τον εξοπλισμό και τη διασύνδεση ινών σε επίπεδο σκάφους σε επίπεδο ενότητας σε επίπεδο μονάδας οπτικού δρόμου διασύνδεσης. Με τη συνεχή βελτίωση των απαιτήσεων ανάπτυξης επικοινωνίας, όπως η εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας, εξαιρετικά ευρείας ζώνης, η χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και ο εξαιρετικά σύντομος χρόνος, όπως οι κινητές επικοινωνίες 5G και 6G, το ολοκληρωμένο δίκτυο πληροφοριών του διαστήματος και της γης, η οπτική και ηλεκτρική ολοκλήρωση έχει γίνει μια σημαντική τεχνολογική τάση ανάπτυξης, και η ανάπτυξη των βασικών τεχνολογιών άρχισε να εστιάζει στην οπτοηλεκτρονική ολοκλήρωση σε επίπεδο τσιπ.
Τα τελευταία 40 χρόνια, με την ανάπτυξη και την ωριμότητα της τεχνολογίας φωτονικής ολοκλήρωσης, η τεχνολογία ενσωμάτωσης πολλαπλών φωτονικών συσκευών και ηλεκτρονικών συσκευών σε μια μονάδα ή ακόμα και ένα μόνο τσιπ έχει υλοποιηθεί σταδιακά. Με την επιτάχυνση των αναβαθμίσεων επικοινωνίας δικτύου στο μέλλον, η αντίφαση μεταξύ των απαιτήσεων εφαρμογής και της απόδοσης, του μεγέθους και του κόστους των οπτοηλεκτρονικών συσκευών θα γίνει ολοένα και πιο προφανής. Ως το πιο σημαντικό μέσο για την επίλυση αυτής της αντίφασης, η τεχνολογία οπτοηλεκτρονικής ολοκλήρωσης θα γίνει όλο και περισσότερο ηγέτης στον οπτοηλεκτρονικό τομέα στο εσωτερικό και στο εξωτερικό Τάσεις ανάπτυξης και hotspots της ανταγωνιστικής έρευνας.
1. Κατάσταση ανάπτυξης και πρόοδος της τεχνολογίας οπτοηλεκτρονικής ολοκλήρωσης
Μετά από δεκαετίες ανάπτυξης, η οπτοηλεκτρονική τεχνολογία και η βιομηχανία έχουν σημειώσει μεγάλα επιτεύγματα. Ο υποστηρικτικός ρόλος της οπτοηλεκτρονικής για την εθνική κοινωνική και οικονομική ανάπτυξη έχει γίνει η συναίνεση όλων των χωρών. Πολλές χώρες έχουν καθιερώσει διάφορα οπτοηλεκτρονικά ερευνητικά προγράμματα.
Η τεχνολογία οπτοηλεκτρονικής ολοκλήρωσης έχει διαμορφώσει διαφορετικές ταξινομήσεις θεμάτων για την πρόοδο των συνόρων, τις απαιτήσεις εφαρμογής και τα διάφορα στάδια επεξεργασίας πληροφοριών. Για παράδειγμα, έχει δημιουργήσει ένα υψηλής ταχύτητας οπτοηλεκτρονικό θέμα πληροφοριών για τις ανάγκες της ευρυζωνικής τεχνολογίας οπτικής επικοινωνίας· για την υλοποίηση διαφόρων νέων λειτουργικών υλικών σε κλίμακα Micro-Nano Με την ανάπτυξη συσκευών, έχουν διαμορφωθεί φωτονική micro-nano και εξαιρετικά υψηλής ανάλυσης απεικόνισης και απεικόνισης· ως απάντηση στην αυξανόμενη ζήτηση για φωτισμό ημιαγωγών και ανίχνευση υπεριώδους φωτός, έχει διαμορφωθεί μια ευρείας ζώνης κενό ημιαγωγών οπτοηλεκτρονική πειθαρχία. Επιπλέον, η τρέχουσα τεχνολογία συσκευών μονάδων είναι βασικά ώριμη, αλλά κανένα υλικό σύστημα δεν μπορεί να γίνει το μόνο φωτονικό ολοκληρωμένο υλικό σύστημα. Η συνύπαρξη πολλαπλών υλικών συστημάτων θα γίνει η κατάσταση της οπτοηλεκτρονικής ολοκληρωμένης τεχνολογίας για μεγάλο χρονικό διάστημα στο μέλλον.
Μετά από αυτό, οι τυπικές οπτοηλεκτρονικές συσκευές και οι τεχνολογίες ενσωμάτωσης θα εξηγηθούν ξεχωριστά.
(1) Ενσωματωμένο τσιπ για τις οπτικές λειτουργίες επικοινωνίας και επεξεργασίας πληροφοριών
Ενόψει των τεχνικών σημείων συμφόρησης που αντιμετωπίζουν οι οπτικές επικοινωνίες και η επεξεργασία πληροφοριών, οι τεχνολογίες σχεδιασμού, προετοιμασίας, συσκευασίας και εφαρμογής ολοκληρωμένων τσιπ για οπτικές επικοινωνίες και επεξεργασία πληροφοριών έχουν σημειώσει μεγάλη πρόοδο. Η κύρια ερευνητική κατάσταση και πρόοδος είναι οι εξής:
Λειτουργικά υλικά: Τα τελευταία χρόνια, οι ανακαλύψεις σε μια σειρά νέων υλικών, όπως δισδιάστατοι ατομικοί κρύσταλλοι και τοπολογικοί μονωτές, έχουν προσφέρει ευκαιρίες ανάπτυξης για την εξερεύνηση νέων αρχών και νέων λειτουργικών συσκευών δομικών πληροφοριών. Η γνώση των νέων υλικών ημιαγωγών και της νέας τεχνολογίας συσκευών αρχής θα καταλάβει τα επιβλητικά ύψη της επόμενης γενιάς της τεχνολογίας των πληροφοριών. Η αξιοποίηση των ευκαιριών που δημιουργούνται από νέα λειτουργικά υλικά πληροφόρησης και η εξερεύνηση νέων δομών και νέων βασικών συσκευών θα θέσουν τα θεμέλια για τη νέα ανάπτυξη της τεχνολογίας των πληροφοριών.
Τεχνολογία ολοκλήρωσης: Η φωτονική ολοκλήρωση είναι ο μόνος τρόπος για να σπάσουμε τα σημεία συμφόρησης της "ταχύτητας", της "κατανάλωσης ενέργειας" και της "νοημοσύνης" που αντιμετωπίζουν τα πληροφοριακά συστήματα. Επί του παρόντος, η τεχνολογία συσκευών μονάδων είναι βασικά ώριμη. Πώς να πραγματοποιήσει την ολοκλήρωση του συστήματος των πολυ-υλικών συστημάτων και πολυλειτουργικών συσκευών είναι προβλήματα που πρέπει να μελετηθούν και να επιλυθούν επειγόντως. Επιπλέον, για ευρυζωνικά δίκτυα, μεγάλα δεδομένα και επικοινωνίες 5G, είναι απαραίτητο να εστιάσετε σε βασικές επιστημονικές και τεχνολογικές τεχνολογίες, όπως η συμβατότητα της διαδικασίας προετοιμασίας, η αντιστοίχιση πεδίου λειτουργίας και η σύζευξη διασταύρωσης οπτικής λειτουργίας.
Εφαρμογή συστήματος: Κρίνοντας από την ανταγωνιστική κατάσταση των δυτικών χωρών στον τομέα των οπτικών επικοινωνιών, της εξαιρετικά μεγάλης χωρητικότητας και της εξαιρετικά μεγάλης απόστασης οπτικής μετάδοσης, της οπτικής διασύνδεσης κέντρων δεδομένων, του οπτικού δικτύου επί τσιπ, του υβριδικού οπτοηλεκτρονικών ολοκληρωμένων τσιπ και συσκευών πολλαπλών υλικών με βάση το πυρίτιο, η οπτική μετάδοση χώρου μεγάλης χωρητικότητας έχει γίνει ένα διεθνές hotspot. Ο μελλοντικός ανταγωνισμός θα αντικατοπτρίζεται κυρίως στην «επόμενη γενιά οπτικής μετάδοσης και οπτικής πρόσβασης εξαιρετικά μεγάλης χωρητικότητας», στην «υψηλής πυκνότητας, στο υψηλής πυκνότητας, στο υψηλής εύρος ζώνης, στον χαμηλό λανθάνοντα χρόνο και στην οπτική διασύνδεση χαμηλής ισχύος μιας νέας γενιάς κέντρων δεδομένων», στη «νέα επικοινωνία ορατού φωτός» και στη «διαστημική κατασκευή διαφόρων πλατφορμών όπως η «ολοκληρωμένη οπτική μετάδοση από το διάστημα στο έδαφος».
