БИБЛИОТЕКА ЮНОГО ТРЕНДВОТЧЕРА
Александр А Колесов Андрей Литманович
Интегральная Фотоника
Оглавление
Вступление
Экскурс
Оптоэлектронная технология как предварительное условие интегральной фотоники
Оптикоэлектронная технология
Интегральная фотоника
Актуальное состояние и ближайшие перспективы
Современные серийные решения на базе фотонных микросхем
Крупные производители Интегральных оптических модулей (ИОМ)
Finisar
Lumentum
NeoPhotonics
Oclaro
Broadcom
Современные устройства на базе ОИМ
Оптические трансиверы
Когерентные приемо-передатчики
100G/400G PAM4
Интегральные волноводы
Устройства для связи внутри платы
Коммутационная матрица
Кросс-бар
Матрица временного перемещения (MTM)
Матрица пространственного перемещения (MSP)
Базовые элементы Фотонных микросхем (PDK)
Материалы и структуры PDK
Технологические правила PDK
Базисные модели PDK
Символьная библиотека PDK
Инструменты проектирования
Фотонные микросхемы
Оптический транзистор
Фотонная ячейка памяти
Фотонные волноводы
Фотонные планарные (полосковые) волноводы
Фотонные волоконные волноводы (фибры)
Фотонные кристаллические волноводы
Фотонные поверхностно-плазмонные волноводы
Пространственные волноводные решения
Решетчатый соединитель
Многомодовый интерференционный соединитель
Конический линейный волновод
Y-ветвь
Конвертер размеров пятна
Фотонные волоконные делители
Фотонные разветвители
Фотонные мультиплексоры (MUX) и демультиплексоры (DEMUX)
Фотонные азимутальные разветвители 1xN / NxM
Фотонные кросс-соединители
Фотонные волоконные делители
Фотонные интерферометры
Фотонный интерферометр Майкельсона
Фотонный творческий интерферометр
Фотонный Мач-Цехнера интерферометр
Фотонные резонаторы
Фотонный кольцевой резонатор
Фотонные микроволновые полости
Фотонный Фабри-Перо интерферометр
Фотонные смесители
Нелинейный кристаллический смеситель
Фотонный волноводный смеситель
Фотодетекторный смеситель
Фотонные активные элементы
Фотонные модуляторы
Поляризационный вращатель
Фазовращатели
Перестраиваемые соединители 2Х2
Высокоскоростные модуляторы и фотодетекторы
Оптические переключатели
Фотонные повторители
Фотонные усилители
Технологические приемы и материалы для производства фотонных чипов
Технические методы интегральной фотоники
Материалы и технологии производства фотонных микросхем
Полупроводники
Квантовые ямы
Сверхструктуры Гратта
Матрицы кремния
Фотонные печатные платы
Фотонные чиплеты
Фоторезистивный фотонный чиплет (PRC)
Фотоэффективный фотонный чиплет (PEC)
Фотоинжекционный фотонный чиплет (PIC)
Фоторезонансный фотонный чиплет (PRC)
Материалы фотонных микросхем
Технология на основе фосфида индия (InP)
Кремний на изоляторе (SOI)
Нитрид кремния (Si3N4)
Селенид кадмия (CdSe)
Индий-арсенид галлия (InGaAs)
Индий-фосфид галлия (InPGa)
Фосфид индия (InP)
Арсенид алюминия (AlAs)
Фосфид галлия (GaP)
Программируемая интегральная фотоника
Многопортовые интерферометры
Волноводные сетки.
Квантовые вычисления и квантовая фотоника.
Квантовые источники
Фильтры с высокой селективностью
Квантовые однофотонные детекторы
Квантовая логика
Нейроморфные вычисления и искусственный интеллект
Сенсорика и Биомедицина
Направления применения фотонных микросхем.
Оптические коммуникационные системы
Оптическая интерконнектная технология.
Лазерная технология
Биомедицинская оптика
Квантовая информатика
Энергоэффективность
Вызовы, стоящие перед интегральной фотоникой и перспективы развития
Заключение
Вступление
Добро пожаловать в увлекательный мир интегральной фотоники, где свет и технология объединяются для создания невероятных возможностей. В этой книге мы отправимся в захватывающее путешествие по пространству фотонных схем, оптическим коммуникациям и передовым приложениям, которые преобразуют нашу жизнь.
В мире, где свет является не только источником освещения, но и ключевым строительным блоком для передачи информации и преобразования энергии, находится скрытый потенциал. В этой удивительной эпохе интегральной фотоники мы погружаемся в мир чудесных возможностей, где сливаются оптика и электроника в единое целое.
Свет удивлял людей с самого начала существования цивилизации. Человечество победило темноту тьму, изобретя огонь, со временем изобретя различные источники света и люди попытались управлять ими.
Оптическое волокно является одним из самых мощных носителей информации на протяжении всего существования нашей цивилизации. Впервые термин был использован Американской компанией NS Kapany в 1956г.
Термин "интегральная фотоника" относится к изготовлению и интеграции нескольких фотонных компонентов на одном кристалле. Эти компоненты – блоки, которые лежат в основе интегральных фотонных чипов, описаны в данной книге. Эти компоненты могут быть использованы в качестве строительных блоков для создания более сложных устройств, которые могут выполнять широкий спектр функций и найти широкое применение в оптических системах связи, измерительной технике, сенсорах и квантовых вычислениях. Технология объединяет принципы оптики и электроники, открывая новые возможности для передачи, обработки и хранения информации. В последние десятилетия интегральная фотоника стала неотъемлемой частью современной науки и технологий, находя применение в различных областях, от телекоммуникаций до медицины и космических исследований.
В этой книге мы рассмотрим основные технологии интегральной фотоники, показывая соответствующие аспекты материалов и технологий изготовления. Также мы кратко описываем некоторые базовые компоненты, присутствующие в интегральных фотонных устройствах. Мы приведем некоторые примеры интегральных фотонных устройств чтобы показать изящное решение, которое эта технология предлагает для разработки передовых устройств.
Эта книга – попытка ознакомить читателя с основами интегральной фотоники и рассмотреть ее потенциал для решения актуальных проблем и создания новых технологий. Мы предлагаем углубиться в мир фотоники и изучить основные концепции и методы, используемые в интегральных фотонных системах.
Независимо от того, являетесь ли вы студентом, исследователем или инженером, эта книга предлагает вам возможность погрузиться в увлекательный мир интегральной фотоники и расширить свои знания об этой захватывающей и быстроразвивающейся области. Мы надеемся, что она станет полезным ресурсом для всех, кто интересуется фотоникой и стремится применить ее в своей работе или исследованиях.
Элементарные частицы света оказываются способными переносить информацию по невидимому проводнику из стекла или других материалов. Используя разветвленные сети, волноводы и модуляторы, интегральная фотоника позволяет создавать устройства с невероятной производительностью и эффективностью.
Мы рассмотрим не только основные концепции интегральной фотоники, но также раскроем потенциал данной технологии в различных областях: от высокоскоростных коммуникаций до медицины, от квантовых вычислений до сенсорных систем, от высокопроизводительных решений до энергоэффективности.
