Asas dan kunci untuk mewujudkan integrasi optoelektronik adalah integrasi fotonik.
(1) Teknologi integrasi fotonik berasaskan InP
Teknologi peranti optoelektronik berasaskan InP relatif matang, dan penyatuan peranti optoelektronik dengan fungsi yang berbeza dapat direalisasikan dengan mengubah struktur jalur sumur kuantum dengan cara tertentu pada substrat bahan InP. Pada masa ini, teknologi pertumbuhan bahan yang mengubah struktur jalur tenaga sumur kuantum terutamanya merangkumi teknologi hibrida sumur kuantum, teknologi pertumbuhan pantat, kaedah kawasan aktif yang sama, dan teknologi epitaxy kawasan terpilih. Untuk mendapatkan cip bersepadu fotonik berprestasi tinggi sambil meminimumkan kos, teknologi ini dapat dicampurkan. Antaranya, Guo Weihua dari Universiti Sains dan Teknologi Huazhong dan lain-lain menggunakan teknologi hibrida sumur kuantum untuk merealisasikan integrasi fotonik on-chip peranti optoelektronik pasif dan aktif, dan rekaan susunan optik bersepadu monolitik berasaskan InP. Litar bersepadu fotonik monolitik mengintegrasikan laser, pemisah rasuk, pemindah fasa, penguat optik semikonduktor, pengesan dan komponen lain untuk mewujudkan pengimbasan pesongan pancaran dua dimensi 5 ° × 10 °.
(2) Integrasi Fotonik Silikon
Integrasi fotonik silikon boleh dibahagikan kepada penyatuan monolitik dan integrasi hibrid mengikut bahan dan proses pembuatan. Integrasi monolitik fotonik silikon adalah penggunaan teknologi pembuatan Si CMOS pada wafer silikon yang sama untuk mengintegrasikan pelbagai peranti fotonik berasaskan silikon dengan fungsi yang sama atau berbeza untuk merealisasikan penghantaran dan pemprosesan satu atau lebih isyarat optik pada cip yang sama. Walau bagaimanapun, beberapa alat optoelektronik aktif berasaskan silikon (terutama laser berasaskan silikon) belum mencapai prestasi optimum kerana ciri-ciri bahan itu sendiri, dan teknologi integrasi hibrid telah dihasilkan.
Integrasi hibrid biasanya mengintegrasikan cip peranti optoelektronik dengan fungsi yang berbeza yang terdiri daripada sistem bahan yang berbeza pada substrat silikon atau melalui ikatan, saling hubungan atau ikatan pada substrat lain. Antaranya, terdapat banyak kaedah teknikal untuk integrasi hibrida fotonik silikon, termasuk gandingan penjajaran langsung, gandingan menegak kisi, dan ikatan gam BCB. Beberapa kaedah penyatuan mempunyai kelebihan dan kekurangan tersendiri. Antaranya, G. Roelkens dan yang lain dari Ghent University di Belgium menggunakan pelekat penyembuhan khas (DVS-BCB) untuk merealisasikan peranti kumpulan III-V untuk merealisasikan penyatuan heterogen dengan peranti optoelektronik III-V pada pandu gelombang optik SOI. . Ujian menunjukkan bahawa ketebalan gam BCB antara cip atas dan bawah hanya sekitar 45nm, dan ia dapat memastikan ketepatan proses gandingan dan kestabilan proses integrasi.
(3) Integrasi optoelektronik
Perkembangan berterusan teknologi integrasi fotonik menjadikan teknologi integrasi optoelektronik berskala besar mungkin. Trend pengembangan teknologi integrasi optoelektronik merangkumi tiga aspek berikut: Pertama, kelajuan tinggi dan prestasi tinggi (bunyi rendah, lebar jalur tinggi, julat dinamik besar), yang dapat memenuhi keperluan pengguna akhir untuk penghantaran data berkelajuan tinggi; kedua, integrasi array berskala besar, yang dapat Memenuhi keperluan jaringan tulang belakang' untuk peningkatan kelajuan yang besar; yang ketiga adalah pemprosesan isyarat pelbagai fungsi, yang mengintegrasikan fungsi pemprosesan isyarat yang kompleks seperti penghasilan bentuk gelombang, penilaian data, pemulihan jam, pengurusan jalur lebar, pemantauan saluran, dan penghasilan / penghantaran / pengesanan isyarat gelombang mikro. Teknologi utama integrasi optoelektronik adalah teknologi integrasi peranti bersepadu fotonik dan peranti mikroelektronik berkelajuan tinggi. Memandangkan kerumitan teknologi integrasi optoelektronik, idea keseluruhan teknologi integrasi optoelektronik yang kini diguna pakai terutamanya di dalam dan luar negeri relatif konsisten. Mereka semua menggunakan integrasi lapisan fotonik dan lapisan elektronik yang agak bebas. Isyarat optik dan isyarat elektrik dihantar secara bebas atau berlapis. Sambungan elektrik isyarat elektrik direalisasikan melalui teknologi interkoneksi heterogen atau heterogen antara lapisan. Lapisan fotonik serupa dengan teknologi integrasi fotonik yang berkaitan. Lapisan elektronik biasanya menggunakan teknologi CMOS silikon standard, dan hanya bahan berasaskan silikon yang dapat mencapai pembuatan VLSI berskala rendah dan besar. Mengikut jenis dan kaedah pelaksanaan peranti optoelektronik yang digunakan untuk integrasi, integrasi optoelektronik dapat dibahagikan kepada integrasi optikelektronik monolitik dan integrasi optoelektronik hibrid. Yang pertama adalah untuk merealisasikan penyediaan dan penggabungan peranti optik dan elektrik pada substrat silikon semua, dan yang terakhir dilaksanakan pada substrat berasaskan silikon melalui Silicon melalui (TSV) atau teknologi integrasi heterogen / heterogen tiga dimensi yang lain. banyak peranti optoelektronik lain.
