De basis en sleutel tot de realisatie van opto-elektronische integratie is nog steeds fotonische integratie.
(1) InP-gebaseerde fotonische integratietechnologie
Op InP gebaseerde opto-elektronische apparaattechnologie is relatief volwassen en de integratie van opto-elektronische apparaten met verschillende functies kan worden gerealiseerd door de bandstructuur van kwantumputten op een bepaalde manier op het InP-materiaalsubstraat te veranderen. Op dit moment omvatten de materiaalgroeitechnologieën die de energiebandstructuur van kwantumputten veranderen voornamelijk kwantumputhybridetechnologie, stompgroeitechnologie, dezelfde actieve gebiedsmethode en geselecteerde gebiedsepitaxietechnologie. Om hoogwaardige, fotonische geïntegreerde chips te verkrijgen met minimale kosten, kunnen deze technologieën worden gecombineerd. Onder hen gebruikten Guo Weihua van Huazhong University of Science and Technology en anderen quantum well hybride technologie om on-chip fotonische integratie van passieve en actieve opto-elektronische apparaten te realiseren, en fabriceerden InP-gebaseerde monolithische geïntegreerde optische phased arrays. De monolithische fotonische geïntegreerde schakeling integreert lasers, straalsplitsers, faseverschuivers, optische halfgeleiderversterkers, detectoren en andere componenten om een tweedimensionale aftasting van de straal van 5 ° x 10 ° te realiseren.
(2) Silicium fotonische integratie
Silicium fotonische integratie kan worden onderverdeeld in monolithische integratie en hybride integratie volgens materialen en fabricageprocessen. Silicium fotonische monolithische integratie is het gebruik van Si CMOS-fabricagetechnologie op dezelfde siliciumwafel om meerdere op silicium gebaseerde fotonische apparaten met dezelfde of verschillende functies te integreren om de transmissie en verwerking van een of meer optische signalen op dezelfde chip te realiseren. Sommige op silicium gebaseerde actieve opto-elektronische apparaten (met name op silicium gebaseerde lasers) hebben echter nog niet de optimale prestatie bereikt vanwege de eigenschappen van de materialen zelf, en er zijn hybride integratietechnologieën geproduceerd.
Hybride integratie integreert gewoonlijk opto-elektronische apparaatchips met verschillende functies die zijn samengesteld uit verschillende materiaalsystemen op een siliciumsubstraat of door middel van binding, onderlinge verbinding of binding op andere substraten. Onder hen zijn er veel technische middelen voor silicium-fotonische hybride-integratie, waaronder directe uitlijnkoppeling, verticale roosterkoppeling en BCB-lijmverbinding. Verschillende integratiemethoden hebben hun eigen voor- en nadelen. Onder hen gebruikten G. Roelkens en anderen van de Universiteit Gent in België een speciale uithardingslijm (DVS-BCB) om het III-V-groepsapparaat te realiseren om de heterogene integratie met het opto-elektronische apparaat III-V op de SOI-optische golfgeleider te realiseren. . Tests tonen aan dat de dikte van de BCB-lijm tussen de bovenste en onderste chips slechts ongeveer 45 nm is, en het kan de nauwkeurigheid van het koppelingsproces en de stabiliteit van het integratieproces garanderen.
(3) Opto-elektronische integratie
De voortdurende ontwikkeling van fotonische integratietechnologie maakt grootschalige opto-elektronische integratietechnologie mogelijk. De ontwikkelingstrend van opto-elektronische integratietechnologie omvat voornamelijk de volgende drie aspecten: ten eerste, hoge snelheid en hoge prestaties (laag geluidsniveau, hoge bandbreedte, groot dynamisch bereik), die kunnen voldoen aan de behoeften van eindgebruikers voor gegevensoverdracht met hoge snelheid; tweede, grootschalige array-integratie, die kan voldoen aan de behoefte van het backbone-netwerk van&# 39 aan substantiële snelheidsverhoging; de derde is multifunctionele signaalverwerking, die complexe signaalverwerkingsfuncties integreert, zoals het genereren van golfvormen, gegevensbeoordeling, klokherstel, breedbandbeheer, kanaalbewaking en het genereren / verzenden / detecteren van microgolfsignalen. De belangrijkste technologie van opto-elektronische integratie is ongetwijfeld de integratietechnologie van fotonische geïntegreerde apparaten en supersnelle micro-elektronische apparaten. Gezien de complexiteit van opto-elektronische integratietechnologie, zijn de algemene ideeën van opto-elektronische integratietechnologieën die momenteel voornamelijk in binnen- en buitenland worden toegepast, relatief consistent. Ze nemen allemaal de relatief onafhankelijke integratie over van de fotonische laag en de elektronische laag. Het optische signaal en het elektrische signaal worden onafhankelijk of gelaagd verzonden. De elektrische verbinding van elektrische signalen wordt gerealiseerd door middel van heterogene of heterogene verbindingstechnologie tussen lagen. De fotonische laag is vergelijkbaar met de gerelateerde technologie van fotonische integratie. De elektronische laag maakt gewoonlijk gebruik van de standaard CMOS-technologie van silicium en alleen materialen op siliciumbasis kunnen grootschalige, goedkope fabricage van VLSI bereiken. Afhankelijk van de typen en implementatiemethoden van opto-elektronische apparaten die voor integratie worden gebruikt, kan opto-elektronische integratie worden onderverdeeld in monolithische opto-elektronische integratie en hybride opto-elektronische integratie. De eerste is om de voorbereiding en integratie van optische en elektrische apparaten op een volledig siliciumsubstraat te realiseren, en de laatste wordt gerealiseerd op een op silicium gebaseerd substraat via Silicium via (TSV) of andere driedimensionale heterogene / heterogene integratietechnologieën. vele andere opto-elektronische apparaten.
