积体光学
积体光学（Integrated Optics or Photonic integrated circuit），概念上，是利用半导体制程将光学元件如调变器、开关、分光器等等，直接制作在一个积体电路里面，变成一个紧致的光电积体电路元件。相对于电子积体电路是传递电子，积体光学元件主要是传递可见光或是红外线波段的光学讯号，而线路中各元件的连接，是由光波波导完成。这种小型化、稳定性高的积体光学元件将在光电通讯系统中发挥越来越大的作用，对光电工业的发展产生深远的影响。
光电积体元件在商业量产上，主要是以磷化铟为制作用的三五族半导体材料。[1] 此类材料可以将许多的光学主动或是被动功能生长制作在同一块晶片上。最初的光学积体电路范例，分散式布拉格反射器雷射，仅仅简单的包含两个部分：一个增益区与一个分散式布拉格反射器共振腔区。随后的所有现代单晶片可变波长雷射（monolithic tunable laser）、广范围可变波长雷射（widely tunable laser）、外加调制雷射 （externally modulated lasers）、电磁发射器（transmitters）、积体接收器（integrated receivers）等等，都成为光学积体电路的典型范例。现行的高品质光学积体电路元件可以在一片小小磷化铟晶片上整合数以百计的光学功能。
近年来，已经有大量资金投入矽晶圆光学积体电路开发。在2005年开始，已经发现利用矽材料的频带能隙做非直接光谱跃迁，可以在矽晶圆上制作雷射元件，利用拉曼非线性光谱机制而发出雷射光线[2] 。这类的矽晶光学积体电路雷射元件无法直接以电流驱动产生雷射光，须由外加雷射光源驱动。目前最前瞻的光学积体电路开发作业，据信大多集中在位于美国的贝尔实验室。而学术研究方面，在磷化铟晶片光学积体电路上为人注目的整合研究单位则有美国加州大学圣塔芭芭拉分校（University of California at Santa Barbara, USA）与荷兰恩何芬理工大学（Technische Universiteit Eindhoven）。
于2014-2015年，随著资料量的增加，数据中心的需求，以及form factor的缩小，积体光学中的矽光积体电路(Silicon photonics)需求增加。同时英国，比利时，美国，新加玻国家实验室及公司也相继支持矽光积体电路的设备投入。近年各foundry以multi-project wafer (MPW)方式降低进入门槛，也支持了许多科学计画和机体光学新创公司的发展。应用面涵盖传统的长距离及都会通讯(long haul and metro)，数据中心传输(data center)，以及其他消费性电子产品(consumer electronics)。
在台湾，1983年国立台湾大学电机工程学系成立积体光学研究室，王维新教授主持，合作者有李伟裕教授，庄为群教授，王子建教授等，持续在此领域研究。
参考资料
[编辑]- ^ Larry Coldren; Scott Corzine; Milan Mashanovitch. Diode Lasers and Photonic Integrated Circuits Second. John Wiley and Sons. 2012 （英语）.
- ^ Rong, Haisheng; Jones, Richard; Liu, Ansheng; Cohen, Oded; Hak, Dani; Fang, Alexander; Paniccia, Mario. A continuous-wave Raman silicon laser (PDF). Nature. February 2005, 433 (7027): 725–728. Bibcode:2005Natur.433..725R. PMID 15716948. doi:10.1038/nature03346 （英语）.