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第六章系统集成目录6.1光集成的方式6.1.1功能集成6.1.2个数集成6.2光集成的类型6.2.1全光集成6.2.2混合光电集成6.3光集成的技术途径6.3.1单片集成6.3.2混合集成6.1光集成的方式•实现集成的基本单元–光源器件：DFB-LD、DBR-LD、VCSEL、–光检波器件：波导型PD/APD、–光传导器件：光波导、各类波导变换器件、–光处理器件：调制器、光开关、•6.1.1功能集成6.1.2个数集成6.1.1功能集成•功能集成把不同功能的元件集成为一体构成具有新的功或者具有更好性能、更高功能的新器件或系统•优势–小型化–低成本化–高可靠•起因与IC一样，解决“连接”问题也是光子集成的起因1、集成光发射机2、集成高速光通信光源3、集成化带隔离器光源4、MOPA---“863”项目6.1.2个数集成•个数集成–将多个相同的器件集成为一体•优势–小型化–低成本化–高可靠？？•起因与IC一样，解决“连接”问题也是光子集成的起因光互连成为现代信息处理的必然1、一维LD阵列2、二维LD阵列3、光开关阵列6.2光集成的类型6.2.1全光集成---PhotonicIntegratedCircuit(PIC)基本器件：光波导、光源、光检波器、光调制器等6.2.2混合光电集成---Optic-ElectronicIntegratedCircuit(OEIC)基本器件：光子器件和电子器件6.2.1全光集成6.2.2光电混合集成OEIC发展方向1.新的设计概念：可集成单元---功能模块；2.适合于OEIC的新工艺探索；3.精简工艺流程；4.紧凑的芯片设计；5.解决光学和电子学器件之间的工艺兼容性；6.解决热隔离和电隔离;7.提高光耦合效率并减少耦合难度表6.1光学元件与电子学元器件的特征比较特征项光学元件电子学元器件基本作用光波导中的光传输及光与电子、晶格的相互作用衬底表面附近的电子传输与控制基本元器件光波导、半导体激光器等晶体管、电容、电阻元器件尺寸（厚度方向）波长（微米）量级，甚至纳米量级数十纳米至数微米元器件尺寸（长度方向）微米至数毫米，个别达纳米数十纳米至数微米与其它部件的连接难---精密的位置精度，光波导容易---电器布线，导体可靠性有问题，通常需要检测全部元器件近乎没有问题，通常只进行抽检制作工艺多样，有特殊工艺，研究开发中基本平面工艺，成熟集成度（基本元器件）几个~数百几十~百万以上6.3光集成的技术途径•光集成的必要性---CR-D•必须开发一种新的光体系技术–减少光体系组装成本，适合大批量生产–应用范围广泛–外形适合于目前的电子组装工艺•电子学体系成功经验的借鉴（VLSI）–单片集成（同一衬底材料上的集成技术）–混合集成（不同衬底材料光学器件、电子学器件之间在光、电或另外衬底上的集成技术）6.3.1单片集成•基本工艺---延续硅平面工艺+部分特俗工艺•困难---光、电器件的工艺不兼容•现状---非常不成熟，仅有部分器件商品化表6.3光集成与电子集成的比较电子集成光集成材料单一材料多种材料（化合物半导体、石英玻璃、铌酸锂等）集成密度相当高受以下限制：波导尺寸、元件尺寸（弯曲、定向耦合器）、光纤直径等信号出入端电连接光纤连接---对准与接触均困难表6.4集成光路用的衬底材料无源有源材料石英Ⅲ-Ⅴ或Ⅱ-Ⅵ半导体化合物硅铌酸锂钽酸锂五氧化钽五氧化铌硅6.3.2混合集成•市场需求–FTTX：X=Home，Floor，Office，Home，，，–全光网络：波长路由选择，，，•现状–光电子部件（TOSA、ROSA等）及光电模块•今后的发展方向–平面光回路（planarlightwavecircuit—PLC)平台–异质材料间的键合（bounding)技术（硅基集成光子学）平面光回路平台•以平面光波导回路作为光连接，以平面光波导材料为混合集成衬底材料•工艺：异质材料间的键合技术