Z vidika obsežnih komercialnih aplikacij in razvoja tehnologije so optične komunikacije, ki temeljijo na fotonih komponentah in tehnologijah fotonske integracije, doživele dolgoročen razvoj iz omrežij hrbtenice na nacionalni ravni, vlaken od doma, opreme in povezave vlaken na ravni table do optične povezave na ravni modula. Z nenehnim izboljšanjem komunikacijskih razvojnih zahtev, kot so ultra hitra, ultra širokopasovna, majhna poraba energije in ultra kratek čas, kot so mobilne komunikacije 5G in 6G, integrirana informacijska mreža prostora in zemlje, optična in električna integracija je postala velik tehnološki razvojni trend, razvoj jedrnih tehnologij pa se je začel osredotočati na optoelektronsko integracijo na ravni čipov.
V zadnjih 40 letih se je z razvojem in zrelostjo tehnologije fotonske integracije postopoma realizirala tehnologija vključevanja več fotonih naprav in elektronskih naprav v modul ali celo en sam čip. S pospeševanje nadgradnje omrežnega komuniciranja v prihodnosti bo protislovje med zahtevami aplikacije in zmogljivostjo, velikostjo in stroški optoelektronskih naprav postalo vse bolj očitno. Kot najpomembnejše sredstvo za rešitev tega protislovja bo tehnologija optoelektronskega povezovanja vse bolj postala vodilna na optoelektronski področji doma in v tujini Razvojni trendi in žarišča konkurenčnih raziskav.
1. Razvojni status in napredek tehnologije optoelektronskega povezovanja
Po desetletjih razvoja sta optoelektronska tehnologija in industrija naredili velike dosežke. Podporna vloga optoelektronike za nacionalni socialni in gospodarski razvoj je postala soglasje vseh držav. Številne države so vzpostavile različne optoelektronske raziskovalne programe.
Optoelektronska integracijska tehnologija je tvorila različne predmetne klasifikacije za napredek meja, zahteve za uporabo in različne faze obdelave informacij. Na primer, ta je za potrebe širokopasovne optične komunikacijske tehnologije tvoril predmet optoelektronskih informacij za visoke hitrosti; za oblikovanje različnih novih funkcionalnih materialov na Micro-Nano lestvici Z razvojem naprav, Mikro-Nano fotonike in ultra visoko ločljivostjo slikovno in prikazno disciplino so bili oblikovani; kot odziv na vse večje povpraševanje po polprevodni osvetlitvi in ultravijolični svetlobi, je tvorjen širok razpon semiconductor optoelectronics discipline. Poleg tega je tehnologija trenutne enote naprave v osnovi zrela, vendar noben materialni sistem ne more postati edini fotonski integriran materialni sistem. Sožitje več materialnih sistemov bo v prihodnosti postalo stanje optoelektronske integrirane tehnologije za dolgo časa.
Po tem bodo tipične optoelektronske naprave in integracijske tehnologije pojasnjene ločeno.
(1) Integrirani čip za funkcije optične komunikacije in obdelave informacij
Ob tehničnih ozkih grlih, s komer se soočajo optične komunikacije in obdelava informacij, so oblikovalske, pripravljalne, embalažne in aplikacijske tehnologije integriranih čipov za optične komunikacije in obdelavo informacij zelo napredovale. Glavni raziskovalni status in napredek sta naslednja:
Funkcionalni materiali: V zadnjih letih so preboji v vrsto novih materialov, kot so dvodimenzionalni atomski kristali in topološki izolatorji, zagotovili razvojne možnosti za raziskovanje novih načel in novih strukturnih informacijskih funkcionalnih naprav. Obvladanje novih polprevodnih materialov in nove tehnologije načelnih naprav bo zagrabilo ukazne višine naslednje generacije informacijske tehnologije. Izkoriščanje priložnosti, ki jih bodo prinesli novi informacijski funkcionalni materiali in raziskovanje novih struktur in novih načelnih naprav, bo postavilo temelje za nov razvoj informacijske tehnologije.
Tehnologija integracije: Fotonska integracija je edini način, da predremo ozka grla »hitrosti«, »porabe energije« in »inteligence«, s pomočjo informacijskih sistemov. Trenutno je tehnologija enotnih naprav v bistvu zrela. Kako uresničiti sistemsko integracijo večmo materialnih sistemov in večfunkcialnih naprav so Težave, ki jih je treba nujno preučiti in rešiti. Poleg tega se je treba pri širokopasovnih omrežjih, velikih podatkih in komunikacijah 5G osredotočiti na ključno znanost in tehnologijo, kot so združljivost procesov priprave, ujemanje polja načina in navzkrižno povezovanje optičnih načinov.
Sistemska uporaba: Sodeč po konkurenčnem položaju zahodnih držav na področju optičnih komunikacij, ultra velikih zmogljivosti in ultra-dolgega optičnega prenosa na daljavo, optičnega povezovanja podatkovnega centra, optičnega omrežja na čipih, multi-materialnega hibridnega optoelektronskega integriranega čipa in naprav na osnovi silicija, je optični prenos prostora velike kapacitete postal mednarodno vroče mesto. Prihodnja konkurenca se bo odražala predvsem v "naslednji generaciji ultra velikih zmogljivosti optičnega prenosa in optičnega dostopa", "visoke gostote, visoke pasovne širine, nizke latencije in nizke moči optičnega povezovanja nove generacije podatkovnih centrov", "nove vidne svetlobne komunikacije" in "prostora Gradnja različnih platform, kot so "integrirani optični prenos prostora v zemljo".
