光子集成

　　在未來(lái)的高速率、大容量信息網(wǎng)絡(luò)體系中，光子集成技術(shù)將成為主體技術(shù)。

　　光子集成技術(shù)是光纖通信最前沿、最有前途的領(lǐng)域，它是滿足未來(lái)網(wǎng)絡(luò)帶寬需求的最好辦法。光子集成芯片比傳統(tǒng)的分立OEO（光電光）處理降低了成本和復(fù)雜性，帶來(lái)的好處是以更低的成本構(gòu)建一個(gè)具有更多節(jié)點(diǎn)的全新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

　　然而光子集成芯片的制造并不是一件容易的事情。光子器件具有三維結(jié)構(gòu)，比二維結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體集成要復(fù)雜得多。將激光器、檢測(cè)器、調(diào)制器和其他器件都集成到芯片中，這些集成需要在不同材料（包括砷化銦鎵、磷化銦等材料）多個(gè)薄膜介質(zhì)層上重復(fù)地沉積和蝕刻。

光子集成應(yīng)用四大驅(qū)動(dòng)

　　數(shù)據(jù)中心互聯(lián)需求：云計(jì)算的深入推進(jìn)給數(shù)據(jù)中心帶來(lái)新機(jī)會(huì)的同時(shí)，也給光通信產(chǎn)品提出了新的需求。這種新需求表現(xiàn)為數(shù)據(jù)中心內(nèi)互聯(lián)應(yīng)用對(duì)低成本和低功耗的需求。在采取超高速方式互聯(lián)時(shí)，通常距離要求并不高，對(duì)于光系統(tǒng)的線路性能要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)弱于干線和城域應(yīng)用，但是對(duì)于光口密度、成本和功耗則比較敏感。

　　干線超大容量傳輸需求：100G波分系統(tǒng)開(kāi)發(fā)初期，某些廠家提出10X10G的集成方案，沒(méi)有獲得廣泛支持，但是隨著400G和1T需求的顯現(xiàn)，對(duì)于板卡的小尺寸和高密度也提出了迫切的需求。

　　運(yùn)營(yíng)商在城域應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)需求：某些運(yùn)營(yíng)商由于歷史原因，在城域范圍以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)到縣一級(jí)的運(yùn)營(yíng)部門缺乏維護(hù)力量，同時(shí)也缺乏機(jī)房資源，希望能夠?qū)鹘y(tǒng)波分的一些光層功能進(jìn)行集成，提高設(shè)備集成度，降低占地面積和功耗，便于維護(hù)。在這種場(chǎng)景下，傳輸距離要求不高，可以在光的線路系統(tǒng)性能和易用性方面做折衷考慮以滿足現(xiàn)實(shí)需求。

　　光系統(tǒng)自身發(fā)展的需求：目前波分系統(tǒng)大量采用的分立器件堆疊方式，不僅板卡體積大，而且板卡之間需要大量的光纖連接，可靠性低。當(dāng)需要增加波道的時(shí)候，通常需要重新調(diào)整多個(gè)光層的模擬參數(shù)使得系統(tǒng)達(dá)到性能最優(yōu)，對(duì)于系統(tǒng)開(kāi)通和運(yùn)維都比較麻煩。

　　總的來(lái)說(shuō)，光子集成是由成本驅(qū)動(dòng)，為了滿足市場(chǎng)對(duì)更低功耗、更高密度和更高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蠖霈F(xiàn)的。

分類

　　按照集成的元器件功能是否相同：分為水平集成和垂直集成。水平集成指的是將多個(gè)同樣功能的光元器件集成在一個(gè)襯底上，從而縮小體積。垂直集成是將不同的光元器件集成在一起，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)功能的集成。從材料選擇上講，水平集成更容易實(shí)現(xiàn)。隨著光元器件功能和元素的增多，對(duì)材料的限制也越多，不同的元器件越多，對(duì)于單一材料的限制就越嚴(yán)重，實(shí)現(xiàn)的難度也越大。

　　按照實(shí)現(xiàn)集成的技術(shù)方式分類：分為單片集成（Monolithic Integration）和混合集成（Hybrid Integration）。其中單片集成指的是在單一襯底上實(shí)現(xiàn)預(yù)期的各種功能?；旌霞芍覆捎貌煌牟牧蠈?shí)現(xiàn)，而后將這些不同的功能部件固定在一個(gè)統(tǒng)一的基片上。一般來(lái)講，水平集成比較適合采用單片集成方式，垂直集成比較適合采用混合集成方式。但是業(yè)界的長(zhǎng)期目標(biāo)還是單片集成。
 

商用預(yù)期

　　光子集成開(kāi)始成為一些設(shè)計(jì)的必要組成部分，但是在100Gbit/s領(lǐng)域，該發(fā)展勢(shì)頭還不明顯。業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)備生產(chǎn)商很有可能要等到生產(chǎn)400Gbit/s時(shí)才考慮采用光子集成技術(shù)。