Optoelektronisen integraation perusta ja avain on edelleen fotoninen integraatio.
(1) InP-pohjainen fotoninen integraatiotekniikka
InP-pohjainen optoelektroninen laitetekniikka on suhteellisen kypsää, ja eri toimintoja olevien optoelektronisten laitteiden integrointi voidaan toteuttaa muuttamalla kvanttikuvioiden kaistarakennetta tietyllä tavalla InP-materiaalialustalla. Tällä hetkellä materiaalikasvuteknologiat, jotka muuttavat kvanttikaivojen energiakaistarakennetta, sisältävät pääasiassa kvanttikaivohybriditeknologian, päiden kasvutekniikan, saman aktiivisen alueen menetelmän ja valitun alueen epitaksitekniikan. Nämä tekniikat voidaan sekoittaa suuritehoisten integroitujen fotonisten sirujen saamiseksi kustannusten minimoimiseksi. Heistä Guo Weihua Huazhongin tiede- ja teknologiayliopistosta ja muut käyttivät kvanttikaivohybriditekniikkaa passiivisten ja aktiivisten optoelektronisten laitteiden sirun fotonisen integraation toteuttamiseksi ja valmistivat InP-pohjaisia integroituja integroituja optisia vaiheistettuja järjestelmiä. Monoliittinen fotoninen integroitu piiri integroi laserit, säteenjakajat, vaihesiirtimet, optiset puolijohdevahvistimet, ilmaisimet ja muut komponentit 5 ° × 10 ° kaksiulotteisen säteen taipuman skannaamiseksi.
(2) Piin fotoninen integraatio
Piin fotoninen integraatio voidaan jakaa monoliittiseen ja hybridiin integraatioon materiaalien ja valmistusprosessien mukaan. Piin fotoninen monoliittinen integraatio on Si CMOS -valmistustekniikan käyttö samalla piikiekolla useiden piipohjaisten fotonilaitteiden integroimiseksi, joilla on samat tai erilaiset toiminnot yhden tai useamman optisen signaalin siirron ja käsittelyn toteuttamiseksi samalla sirulla. Jotkut piipohjaiset aktiiviset optoelektroniset laitteet (erityisesti piipohjaiset laserit) eivät kuitenkaan ole vielä saavuttaneet optimaalista suorituskykyä itse materiaalien ominaisuuksien vuoksi, ja hybriditeknologian integraatiotekniikoita on tuotettu.
Hybridi-integraatio integroi yleensä optoelektroniset laitepiirit, joilla on erilaiset toiminnot ja jotka koostuvat erilaisista materiaalijärjestelmistä piialustalla tai sitomalla, yhdistämällä tai sitomalla muihin alustoihin. Niiden joukossa on monia teknisiä keinoja pii-fotonihybridi-integraatioon, mukaan lukien suora kohdistuskytkentä, pystysuoran ritilän kiinnitys ja BCB-liimasidonta. Monilla integraatiomenetelmillä on omat etunsa ja haittansa. Heistä G. Roelkens ja muut belgialaisesta Gentin yliopistosta käyttivät erityistä kovetusliimaa (DVS-BCB) III-V-ryhmän laitteen toteuttamiseksi heterogeenisen integraation toteuttamiseksi III-V-optoelektronisen laitteen kanssa SOI-optisella aaltojohteella . Testit osoittavat, että BCB-liiman paksuus ylemmän ja alemman lastun välillä on vain noin 45 nm, ja se voi varmistaa kytkentäprosessin tarkkuuden ja integraatioprosessin vakauden.
(3) Optoelektroninen integraatio
Fotonisen integraatioteknologian jatkuva kehittäminen tekee mahdolliseksi laajamittaisen optoelektronisen integraatioteknologian. Optoelektronisen integraatioteknologian kehityssuunta sisältää pääasiassa seuraavat kolme näkökohtaa: Ensinnäkin nopea ja korkea suorituskyky (hiljainen, suuri kaistanleveys, suuri dynaaminen alue), joka voi täyttää loppukäyttäjien nopean tiedonsiirron tarpeet; toiseksi laajamittainen matriisiintegraatio, joka pystyy vastaamaan runkoverkon&# 39: n tarpeeseen lisätä huomattavasti nopeutta; kolmas on monitoiminen signaalinkäsittely, joka integroi monimutkaiset signaalinkäsittelytoiminnot, kuten aaltomuodon generointi, datan arviointi, kellon palautus, laajakaistan hallinta, kanavavalvonta ja mikroaaltosignaalin generointi / lähetys / havaitseminen. Optoelektronisen integraation keskeinen tekniikka on epäilemättä fotonisten integroitujen laitteiden ja nopeiden mikroelektronisten laitteiden integrointitekniikka. Ottaen huomioon optoelektronisen integraatiotekniikan monimutkaisuus, optoelektronisen integraatioteknologian yleiset ajatukset, joita tällä hetkellä käytetään pääasiassa kotimaassa ja ulkomailla, ovat suhteellisen yhdenmukaisia. Ne kaikki omaksuvat fotonikerroksen ja elektronisen kerroksen suhteellisen itsenäisen integraation. Optinen signaali ja sähköinen signaali lähetetään itsenäisesti tai kerroksittain. Sähköisten signaalien sähköinen yhteenliittäminen toteutetaan heterogeenisen tai heterogeenisen yhdistämistekniikan avulla kerrosten välillä. Fotonikerros on samanlainen kuin siihen liittyvä fotonisen integraation tekniikka. Elektroninen kerros käyttää yleensä tavallista pii CMOS -tekniikkaa, ja vain piipohjaiset materiaalit voivat saavuttaa laajamittaisen ja edullisen VLSI-valmistuksen. Integraatioon käytettyjen optoelektronisten laitteiden tyyppien ja toteutustapojen mukaan optoelektroninen integraatio voidaan jakaa monoliittiseen optoelektroniseen integraatioon ja hybridiin optoelektroniseen integraatioon. Ensin mainitun tarkoituksena on toteuttaa optisten ja sähköisten laitteiden valmistelu ja integrointi kokonaan piin substraatille, ja jälkimmäinen on toteutettu piipohjaisella substraatilla pii (TSV) tai muun kolmiulotteisen heterogeenisen / heterogeenisen integraatioteknologian kautta. monet muut optoelektroniset laitteet.
