PIC技术分类有哪些？.docx

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1、PIC技术分类有哪些？中国传动网导语：为了让大家便于理解PIC技术，下边小编将对PIC的分类为大家作个详细介绍。首先，从功能的角度考虑，可以将PIC分为如下两类。无源，也称为全光PIC，这种PIC所集成的器件全部是无源光器件，比方光滤波器、光复用/解复用器和可调光衰减器等，普遍采用平面光波导PlanarLightwaveCircuit，PLC技术，开展相对成熟。有源PIC，或者称之为光电PIC，这种PIC可以集成诸如激光器、调制器、PIN探测器和光放大器等有源光器件，同时还可以集成光滤波器、可调衰减器等无源光器件。由于有源PIC往往涉及不同材料的光器件的集成，实现难度较大。因此有源PIC一直到

2、2004年才获得重大打破，将数十个有源与无源光器件集成在一个芯片上，并成功实现了商用。其次，从PIC的集成度可以将PIC分成以下3类。小规模PIC：通常是指单片集成的功能元器件数量在10个以内的PIC，如集成了调制器的激光器、光收发一体模块等。小规模的PIC产品已经成熟并获得了广泛的商用。JDSU与Bookham等业界主流厂家均有成熟的相关产品。中等规模PIC：单片集成的功能元器件数量在1050个。除了可以是几种功能元器件的集成之外，还可以是多个波道的并行集成。中等规模的PIC商用产品根本都是集成了无源光器件，还没有中等规模有源PIC商品的报道。大规模PIC：单片集成的功能元器件大于50个，通

3、常意味着对每个波长都集成假设干个功能模块，同时实现多个波长的并行集成，比方每个PIC集成10个或以上的波长信道。已经成熟商用的大规模PIC只有Infinera的PIC产品，图8-19给出了一种1010Gbit/s光发送PIC的构造及实物图。它集成了10个波长信道，每个波长信道均实现了激光器、调制器、可调衰减器等器件的集成。大规模PIC可以最大程度地实现光子集成，从长远开展来看，大规模PIC是将来光子集成的开展方向。根据PIC的基底材料进展分类。现有PIC所采用的基底材料主要包括磷化铟InP、砷化镓GaAs、铌酸锂LiNbO3、硅和二氧化硅。首先，硅/二氧化硅是消费电子集成电路所用的根底材料，其

4、价格廉价并且性能稳定，加工工艺简单成熟，成品率高，非常合适规模化消费。但是硅基材料在PIC中应用时却有3个致命的缺点：一是激光发射效率很低，硅基激光器非常难以实现；二是硅基材料不可以检测到1310nm和1550nm波长的光，而这两个波段正是光通信所采用的波段；三是由于硅基材料本身的限制，无法实现电光调制。固然有很多的研究机构一直致力于硅基有源光器件的研究，并力争有所打破，Intel等研究机构也获得了令人瞩目的研究成果，硅基材料主要应用于无源PIC如阵列波导光栅AWG等，采用硅基材料的混合集成大规模PIC已经获得一定进展。其次是铌酸锂晶体，铌酸锂晶体主要用于制作高性能的电光调制器，其调制带宽高，

5、调制线性度好，受到了广泛应用。但是铌酸锂晶体不能实现激光激射，也不能作为光探测器，同时，其加工处理工艺也非常复杂，因此对于大规模PIC来讲，铌酸锂晶体并没有实际应用的价值。固然有源光电器件可以在砷化镓材料中实现，但是砷化镓材料的本征带隙决定了它只可以在波长为850nm的范围内工作，因此，采用砷化镓材料的有源光器件仅适用于局域网，对于长间隔、大容量的WDM传输系统来讲，其应用受到很大限制。仅有磷化铟材料可以同时集成有源与无源光器件，并且保证其工作波长为目前光通信广泛使用的1310nm和1550nm波段，同时可以利用成熟的标准化半导体消费工艺实现大规模消费，便于节约本钱。利用磷化铟材料，可以同时实

6、现激光发射、探测、光放大和电光调制，可以以实现波长复用/解复用、可调光衰减器、光开关和色散补偿，因此，这就使得通过磷化铟材料实现大规模单片PIC成为可能。已经商用的Infinera大规模PIC采用的就是磷化铟材料。最后，与划分电子集成电路一样，还可以将PIC分为单片集成PIC和混合集成PIC。混合集成PIC指的是将不同的单个功能的光器件集成在一个器件中。许多常见的光器件都利用混合集成的技术来实现，然而由于材料自身的特性，有源与无源光器件所使用的最正确材料并不一致，各方面物理特性比方膨胀系数等和封装要求也会有所差异，这样就使得集成多个分立的元器件并保证器件性能变得非常复杂，尤其是在实现大规模PIC时这个问题更为突出。相比而言，单片集成的PIC通过一种材料实现各种有源、无源的光器件，因此，不会存在各种不同材料之间适配的问题。单片PIC无论是在节能还是在可靠性等方面，相比混合式PIC都具有明显的优势。从上面的分析可以以看出，PIC的关键技术主要包括以下几个方面：一是采用何种材料和何种工艺来实现PIC；二是不同的光器件往往使用不同的衬底材料，怎样将不同材料的光器件实现集成，或怎样在同一衬底材料上实现所有的光器件功能；三是怎样进步PIC的大规模消费才能，这将是降低PIC本钱和实现大规模应用的关键。0