กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 7 นาที

วงจรรวมโฟตอนิกส์

วงจร รวมโฟตอนิก ( PIC ) หรือ วงจรรวมแสง คือ ไมโครชิป ที่ประกอบด้วยส่วนประกอบ โฟตอนิก ตั้งแต่สองชิ้นขึ้นไปซึ่งรวมกันเป็นวงจรที่ทำงานได้ เทคโนโลยีนี้สามารถตรวจจับ สร้าง ขนส่ง...

วงจรรวมโฟตอนิกส์

วงจรรวมโฟตอนิก ( PIC ) หรือวงจรรวมแสงคือไมโครชิปที่ประกอบด้วยส่วนประกอบโฟตอนิก ตั้งแต่สองชิ้นขึ้นไปซึ่งรวมกันเป็นวงจรที่ทำงานได้ เทคโนโลยีนี้สามารถตรวจจับ สร้าง ขนส่ง และประมวลผลแสงได้ วงจรรวมโฟตอนิกใช้ โฟตอน (หรืออนุภาคของแสง) แทนที่จะใช้อิเล็กตรอน เหมือนใน วงจรรวมอิเล็กทรอนิกส์ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างทั้งสองคือ วงจรรวมโฟตอนิกทำหน้าที่ประมวลผลสัญญาณข้อมูลที่ส่งผ่าน คลื่น แสงซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงสเปกตรัมที่มองเห็นได้หรือใกล้กับอินฟราเรด (850–1650 นาโนเมตร)

หนึ่งในแพลตฟอร์มวัสดุที่ใช้เชิงพาณิชย์มากที่สุดสำหรับวงจรโฟโตนิกแบบรวมคืออินเดียมฟอสไฟด์ (InP) ซึ่งช่วยให้สามารถรวมฟังก์ชันแอคทีฟและพาสซีฟทางแสงต่างๆ ไว้บนชิปเดียวกันได้ ตัวอย่างแรกเริ่มของวงจรโฟโตนิกแบบรวมคือ เลเซอร์ แบบกระจายแบร็กรีเฟล็กเตอร์ (DBR) 2 ส่วนที่เรียบง่าย ซึ่งประกอบด้วยส่วนอุปกรณ์ที่ควบคุมได้อย่างอิสระ 2 ส่วน ได้แก่ ส่วนขยายสัญญาณและส่วนกระจก DBR ดังนั้น เลเซอร์แบบปรับความถี่ได้แบบโมโนลิธิกสมัยใหม่ทั้งหมด เลเซอร์แบบปรับความถี่ได้กว้าง เลเซอร์และตัวส่งสัญญาณที่ปรับเปลี่ยนภายนอก ตัวรับสัญญาณแบบรวม ฯลฯ ล้วนเป็นตัวอย่างของวงจรโฟโตนิกแบบรวม ณ ปี 2012 อุปกรณ์ต่างๆ ได้รวมฟังก์ชันหลายร้อยฟังก์ชันไว้บนชิปเดียว[ 1 ]งานบุกเบิกในด้านนี้ดำเนินการที่ห้องปฏิบัติการเบลล์ ศูนย์ความเป็นเลิศทางวิชาการที่โดดเด่นที่สุดของวงจรโฟโตนิกแบบรวมใน InP ได้แก่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียที่ซานตาบาร์บาราสหรัฐอเมริกามหาวิทยาลัยเทคโนโลยีไอนด์โฮเฟนและมหาวิทยาลัยทเวนเตในเนเธอร์แลนด์

การพัฒนาในปี 2548 [ 2 ]แสดงให้เห็นว่าซิลิคอน แม้จะเป็นวัสดุที่มีช่องว่างแถบพลังงานทางอ้อม ก็ยังสามารถใช้สร้าง แสง เลเซอร์ผ่านความไม่เป็นเชิงเส้นของรามานได้ เลเซอร์ดังกล่าวไม่ได้ถูกขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า แต่ถูกขับเคลื่อนด้วยแสง ดังนั้นจึงยังคงต้องการแหล่งกำเนิดเลเซอร์ปั๊มแสงเพิ่มเติม

ประวัติศาสตร์

โฟโตนิกส์คือวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการตรวจจับ การสร้าง และการควบคุมโฟตอนตามหลักกลศาสตร์ควอนตัมและแนวคิดเรื่องทวิภาวะของคลื่น และอนุภาค ซึ่ง อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์เสนอเป็นครั้งแรกในปี ค.ศ. 1905 แสงทำหน้าที่ได้ทั้งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและอนุภาค ตัวอย่างเช่น การสะท้อนกลับภายในทั้งหมดในใยแก้วนำแสงทำให้ใยแก้วนำแสงทำหน้าที่เป็นตัวนำคลื่นได้

วงจรรวมที่ใช้ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ได้รับการพัฒนาขึ้นครั้งแรกในช่วงปลายทศวรรษ 1940 และต้นทศวรรษ 1950 แต่กว่าจะวางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ได้ก็ต้องรอจนถึงปี 1958 เมื่อมีการประดิษฐ์เลเซอร์และไดโอดเลเซอร์ขึ้นในทศวรรษ 1960 คำว่า "โฟโตนิกส์" จึงเริ่มถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้น เพื่ออธิบายถึงการประยุกต์ใช้แสงเพื่อทดแทนการใช้งานที่เคยทำได้โดยใช้เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์มาก่อน

ในช่วงทศวรรษ 1980 โฟโตนิกส์เริ่มได้รับความสนใจมากขึ้นเนื่องจากมีบทบาทในการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง ในช่วงต้นทศวรรษนั้น Meint Smit ผู้ช่วยในกลุ่มวิจัยใหม่ที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเดลฟท์ได้เริ่มบุกเบิกในด้านโฟโตนิกส์แบบบูรณาการ เขาได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้คิดค้นArrayed Waveguide Grating (AWG)ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของการเชื่อมต่อดิจิทัลสมัยใหม่สำหรับอินเทอร์เน็ตและโทรศัพท์ Smit ได้รับรางวัลหลายรางวัล รวมถึง ERC Advanced Grant, รางวัล Rank Prize for Optoelectronics และรางวัล LEOS Technical Achievement Award [ 3 ]

ในปี 2559 Intelเริ่มใช้งานทรานซีฟเวอร์ซิลิคอนโฟโตนิกส์ 100G ซึ่งเป็น เทคโนโลยี ซิลิคอนโฟโตนิก ส์รูปแบบหนึ่ง ที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมวัสดุเปล่งแสงเข้ากับแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนในการเปิดตัวครั้งนี้ Intel ได้แนะนำผลิตภัณฑ์สองรายการ ได้แก่ 100G PSM4 และ 100G CWDM4 ซึ่งถือเป็นการใช้งานเชิงพาณิชย์ในปริมาณมากครั้งแรกของซิลิคอนโฟโตนิกส์[ 4 ]

ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2565 ระหว่างการทดลองที่จัดขึ้นที่มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งเดนมาร์กในโคเปนเฮเกนชิปโฟโตนิกได้ส่งข้อมูล 1.84 เพตาบิต ต่อวินาทีผ่าน สายเคเบิลใยแก้วนำแสงที่มีความยาวมากกว่า 7.9 กิโลเมตร ขั้นแรก กระแสข้อมูลถูกแบ่งออกเป็น 37 ส่วน โดยแต่ละส่วนถูกส่งผ่านแกนแยกกันของสายเคเบิลใยแก้วนำแสง จากนั้น แต่ละช่องสัญญาณเหล่านี้ถูกแบ่งออกเป็น 223 ส่วน ซึ่งสอดคล้องกับยอดแสงที่มีระยะห่างเท่ากันตลอดช่วงสเปกตรัม[ 5 ]

เปรียบเทียบกับการบูรณาการทางอิเล็กทรอนิกส์

แตกต่างจากการรวมวงจรอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งซิลิคอนเป็นวัสดุหลัก วงจรโฟโตนิกแบบรวมระบบได้รับการผลิตจากระบบวัสดุที่หลากหลาย รวมถึงผลึกอิเล็กโทรออปติก เช่นลิเธียมไนโอเบต ซิลิกาบนซิลิคอนซิลิคอนบนฉนวน โพลิเมอร์ต่างๆ และ วัสดุ เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ในการสร้างเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์เช่นGaAsและInPระบบวัสดุที่แตกต่างกันถูกนำมาใช้เนื่องจากแต่ละระบบมีข้อดีและข้อจำกัดที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับฟังก์ชันที่จะรวมเข้าด้วยกัน ตัวอย่างเช่น PIC ที่ใช้ซิลิกา (ซิลิคอนไดออกไซด์) มีคุณสมบัติที่น่าสนใจมากสำหรับวงจรโฟโตนิกแบบพาสซีฟ เช่น AWG (ดูด้านล่าง) เนื่องจากมีการสูญเสียต่ำและมีความไวต่อความร้อนต่ำ PIC ที่ใช้ GaAs หรือ InP ช่วยให้สามารถรวมแหล่งกำเนิดแสงได้โดยตรง และ PIC ที่ใช้ซิลิคอนช่วยให้สามารถรวมโฟโตนิกเข้ากับอิเล็กทรอนิกส์แบบทรานซิสเตอร์ได้[ 6 ]

เทคนิคการผลิตคล้ายคลึงกับที่ใช้ในวงจรรวมอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งใช้โฟโตลิโทกราฟี ในการสร้างลวดลายบนแผ่นเวเฟอร์สำหรับการกัดและการตกตะกอนของวัสดุ แต่ต่างจากอิเล็กทรอนิกส์ที่อุปกรณ์หลักคือ ทรานซิสเตอร์ในชิปหนึ่งๆ ไม่มีอุปกรณ์ใดอุปกรณ์หนึ่งที่โดดเด่น อุปกรณ์ต่างๆ ที่จำเป็นต้องมีบนชิปเดียว ได้แก่ตัวนำคลื่นแสง เชื่อมต่อที่มีการสูญเสียต่ำ ตัวแยกกำลังตัวขยายสัญญาณแสงตัวปรับสัญญาณแสง ตัวกรองเลเซอร์และตัวตรวจจับ อุปกรณ์เหล่านี้ต้องการวัสดุและเทคนิคการผลิตที่หลากหลาย ทำให้ยากที่จะสร้างอุปกรณ์ทั้งหมดบนชิปเดียว ได้

เทคนิคใหม่ๆ ที่ใช้การแทรกสอดโฟตอนิกแบบเรโซแนนซ์กำลังปูทางให้มีการใช้ LED UV สำหรับความต้องการด้านการคำนวณเชิงแสงด้วยต้นทุนที่ถูกลงอย่างมาก ซึ่งนำไปสู่การพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคในระดับเพตาเฮิร์ตซ์

ตัวอย่างของวงจรรวมโฟตอนิกส์

การใช้งานหลักของวงจรโฟโตนิกแบบรวมคือในด้านการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงแม้ว่าการใช้งานในด้านอื่นๆ เช่นชีวการแพทย์[ 7 ]และการคำนวณด้วยโฟโตนิกก็เป็นไปได้เช่นกัน

ตะแกรงนำคลื่นแบบเรียงตัว (AWG) ซึ่งนิยมใช้เป็นตัวแยกและรวมสัญญาณแสงใน ระบบ สื่อสารใยแก้ว นำแสง แบบมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่น (WDM) เป็นตัวอย่างของวงจรรวมแสงที่เข้ามาแทนที่วิธีการรวมสัญญาณแบบเดิมที่ใช้ตัวกรองแบบแยกส่วนหลายตัว เนื่องจากความจำเป็นในการแยกโหมดแสงนั้นมีความสำคัญต่อการคำนวณควอนตัมเทคโนโลยีนี้จึงอาจเป็นประโยชน์ในการย่อขนาดคอมพิวเตอร์ควอนตัม (ดูการคำนวณควอนตัมเชิงแสงเชิงเส้น )

อีกตัวอย่างหนึ่งของชิปโฟโตนิกแบบบูรณาการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันใน ระบบ สื่อสารใยแก้วนำแสงคือเลเซอร์แบบปรับสัญญาณภายนอก (EML) ซึ่งรวมไดโอดเลเซอร์แบบป้อนกลับแบบกระจายเข้ากับตัวปรับสัญญาณแบบดูดซับด้วยไฟฟ้า[ 8 ]บนชิปที่ใช้ InP เพียงชิปเดียว

แอปพลิเคชัน

ชิปโฟโตนิกส์ใช้สำหรับเซ็นเซอร์ เช่นไลดาร์เซ็นเซอร์วินิจฉัยโรคสำหรับการดูแลสุขภาพ เครื่องมือบนดาวเทียม ในด้านโทรคมนาคมสำหรับการสื่อสารผ่านใยแก้วนำแสง และอื่นๆ[ 9 ]

ข้อมูลและการสื่อสารโทรคมนาคม

การใช้งานหลักของ PIC อยู่ในด้านการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง ตัวอย่างของวงจรโฟโตนิกแบบรวมคือ arrayed waveguide grating (AWG) ซึ่งมักใช้เป็นตัวแยกสัญญาณแสง (de)multiplexer ในระบบสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงแบบแบ่งความยาวคลื่น (WDM) [ 10 ] อีกตัวอย่างหนึ่งในระบบสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงคือเลเซอร์แบบปรับสัญญาณภายนอก (EML) ซึ่งรวมเลเซอร์ไดโอดแบบป้อนกลับแบบกระจายเข้ากับ ตัวปรับสัญญาณแบบดูดซับ ด้วย ไฟฟ้า

PIC ยังสามารถเพิ่มแบนด์วิดท์และความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลได้โดยการใช้ท่อนำคลื่นแสงแบบระนาบที่มีโหมดน้อย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หากสามารถแปลงโหมดจากท่อนำคลื่นแสงแบบระนาบโหมดเดี่ยวทั่วไปเป็นท่อนำคลื่นแสงแบบระนาบที่มีโหมดน้อยได้อย่างง่ายดาย และเลือกกระตุ้นโหมดที่ต้องการได้ ตัวอย่างเช่น สามารถใช้ตัวแยกและรวมโหมดเชิงพื้นที่แบบสองทิศทาง[ 11 ]เพื่อให้ได้โหมดลำดับสูงหรือต่ำที่ต้องการ หลักการทำงานของมันขึ้นอยู่กับขั้นตอนการเรียงซ้อนของท่อนำคลื่นแสงแบบระนาบที่มีดัชนีการหักเหแบบไล่ระดับรูปตัว V และ/หรือรูปตัว M

PIC ยังช่วยลดการใช้พลังงานในศูนย์ข้อมูลอีก ด้วย [ 12 ]นักวิจัยที่Columbia Engineeringได้รวมองค์ประกอบทางแสงเข้ากับชิปประมวลผล ทำให้ลดปริมาณพลังงานและพื้นที่ที่จำเป็นสำหรับการถ่ายโอนข้อมูลในระบบที่เชื่อมต่อกัน ระบบของพวกเขามีแบนด์วิดท์ 800 Gb/s และความหนาแน่น 5.3 Tb/s/mm² [ 13 ]

การดูแลสุขภาพและการแพทย์

PIC กำลังได้รับการพัฒนาเพื่อใช้เป็นไบโอเซนเซอร์ในทางการแพทย์เพื่อให้การทดสอบและการถ่ายภาพสำหรับการรักษาด้วยรังสีเร็ว ขึ้น [ 14 ] Amazec Photonics ได้พัฒนาเซนเซอร์โฟโตนิกส์ที่ช่วยให้สามารถตรวจวัดอุณหภูมิภายนอกด้วยความแม่นยำระดับต่ำกว่ามิลลิเคลวิน[ 15 ]ความแม่นยำที่เพิ่มขึ้นนี้ช่วยให้ผู้เชี่ยวชาญทางการแพทย์สามารถวัดปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีดและปริมาณเลือดที่ไหลเวียนได้ดีขึ้นเพื่อตรวจสอบโรคหัวใจ เซนเซอร์แบบออปติคอลยังถูกใช้ในอุปกรณ์ Optirip ของ EFI ซึ่งให้ความรู้สึกของเนื้อเยื่อที่ดีขึ้นสำหรับ การ ผ่าตัดแบบแผลเล็ก[ 16 ]

การใช้งานในอุตสาหกรรมยานยนต์และวิศวกรรม

PICs ถูกใช้ในระบบเซ็นเซอร์LiDAR เพื่อตรวจสอบสภาพแวดล้อมของยานพาหนะ เซ็นเซอร์ไฟเบอร์แบร็กเกรตติ้งสามารถใช้ตรวจจับความดัน อุณหภูมิ การสั่นสะเทือน ความเร่ง และความเครียดเชิงกล[ 17 ] [ 18 ]

เกษตรกรรมและอาหาร

เซ็นเซอร์มีบทบาทสำคัญในนวัตกรรมทางการเกษตรและอุตสาหกรรมอาหาร เพื่อลดการสูญเสียและตรวจจับโรค[ 19 ]เทคโนโลยีการตรวจจับแสงที่ขับเคลื่อนด้วย PIC สามารถตรวจจับแสงที่ไม่สามารถมองเห็นได้ ทำให้สามารถตรวจจับโรค ความสุก และสารอาหารในผลไม้และพืชได้ นอกจากนี้ยังช่วยให้ผู้ผลิตอาหารสามารถกำหนดคุณภาพของดินและการเจริญเติบโตของพืชได้อีกด้วย และยังสามารถวัดการปล่อยCO2 ได้ อีก ด้วย สเปกโตรมิเตอร์อินฟราเรดใกล้ได้รับการย่อส่วนและสามารถใช้ในการวิเคราะห์ผลิตภัณฑ์ เช่น นมและพลาสติกได้[ 20 ]

ประเภทของการผลิตและวัสดุ

เทคนิคการผลิตคล้ายคลึงกับเทคนิคที่ใช้ในวงจรรวมอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งใช้กระบวนการ โฟโตลิโทกราฟี ในการสร้างลวดลายบนแผ่นเวเฟอร์สำหรับการกัดและการเคลือบวัสดุ

แพลตฟอร์มที่ถือว่ามีความอเนกประสงค์มากที่สุดคือ อินเดียมฟอสไฟด์ (InP) และซิลิคอนโฟโตนิกส์ (SiPh):

  • วงจร PIC ที่ทำ จากอินเดียมฟอสไฟด์ (InP)มีความสามารถในการสร้าง ขยาย ควบคุม และตรวจจับเลเซอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้เป็นส่วนประกอบที่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับงานด้านการสื่อสารและการตรวจจับ
  • วงจรรวมแสง แบบซิลิคอนไนไตรด์ (SiN)มีช่วงสเปกตรัมกว้างและตัวนำคลื่นแสงที่มีการสูญเสียต่ำมาก ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ตรวจจับ สเปกโทรเมตร ไบโอเซนเซอร์ และคอมพิวเตอร์ควอนตัม การสูญเสียการแพร่กระจายต่ำที่สุดที่รายงานใน SiN (0.1 dB/cm ลดลงเหลือ 0.1 dB/m) ได้รับการพัฒนาโดยตัวนำคลื่นแสง TriPleX ของ LioniX International
  • วงจรโฟตอนิกส์ซิลิคอน (SiPh)ให้การสูญเสียต่ำสำหรับส่วนประกอบแบบพาสซีฟ เช่น ท่อนำคลื่น และสามารถนำไปใช้ในวงจรโฟตอนิกส์ขนาดเล็กได้ นอกจากนี้ยังเข้ากันได้กับกระบวนการผลิตทางอิเล็กทรอนิกส์ที่มีอยู่เดิม

คำว่า "ซิลิคอนโฟโตนิกส์" จริงๆ แล้วหมายถึงเทคโนโลยีมากกว่าวัสดุ มันเป็นการผสมผสานวงจรโฟโตนิกส์แบบรวมความหนาแน่นสูง (PICs) เข้ากับ การผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบ CMOS ( complementary metal oxide semiconductor ) แพลตฟอร์มที่มีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและใช้งานเชิงพาณิชย์มากที่สุดคือ ซิลิคอนบนฉนวน (SOI)

แพลตฟอร์มอื่นๆ ได้แก่:

  • ลิเธียมไนโอเบต( LiNbO₃ )เป็นตัวปรับสัญญาณที่เหมาะสมสำหรับโหมดการสูญเสียต่ำ มีประสิทธิภาพสูงในการจับคู่สัญญาณขาเข้าและขาออกของใยแก้วนำแสง เนื่องจากมีดัชนีหักเหต่ำและช่วงความโปร่งใสที่กว้าง สำหรับ PIC ที่ซับซ้อนมากขึ้น ลิเธียมไนโอเบตสามารถขึ้นรูปเป็นผลึกขนาดใหญ่ได้ ในโครงการ ELENA มีโครงการริเริ่มของยุโรปเพื่อกระตุ้นการผลิต LiNbO₃ - PIC นอกจากนี้ยังมีการพยายามพัฒนาลิเธียมไนโอเบตบนฉนวน (LNOI) ด้วย
  • ซิลิกาเป็นวัสดุที่มีน้ำหนักเบาและขนาดเล็ก จึงเป็นส่วนประกอบที่พบได้ทั่วไปในเครือข่ายการสื่อสารด้วยแสง เช่น วงจรแสงแบบระนาบ (PLC)
  • แกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAS)มีความคล่องตัวของอิเล็กตรอนสูง ซึ่งหมายความว่าทรานซิสเตอร์ GaAS ทำงานที่ความเร็วสูง ทำให้เหมาะอย่างยิ่งที่จะใช้เป็นไดรเวอร์วงจรรวมแบบอนาล็อกสำหรับเลเซอร์และตัวปรับสัญญาณความเร็วสูง

ด้วยการผสมผสานและกำหนดค่าชิปประเภทต่างๆ (รวมถึงชิปอิเล็กทรอนิกส์ที่มีอยู่แล้ว) ในรูปแบบการรวมแบบไฮบริดหรือแบบผสมผสานทำให้สามารถใช้ประโยชน์จากจุดแข็งของแต่ละประเภทได้ การใช้แนวทางแบบบูรณาการที่เสริมกันนี้ ตอบสนองความต้องการโซลูชันประหยัดพลังงานที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น

สถานะปัจจุบัน

ณ ปี 2026 ปัจจัยสำคัญที่ผลักดันการวิจัยและพัฒนาวงจรโฟโตนิกส์แบบบูรณาการอย่างต่อเนื่องคือการประยุกต์ใช้ในAI แบบสร้างสรรค์และศูนย์ข้อมูล AIซึ่งเห็นได้จากออปติกแบบบรรจุร่วมกัน โดยที่ PIC ถูกวางไว้บนพื้นผิวเดียวกันกับโปรเซสเซอร์หลัก เช่นGPUหรือASIC สวิตช์ แรงจูงใจในการพัฒนาเทคโนโลยีนี้มาจากการเพิ่มแบนด์วิดท์ข้อมูล ปริมาณงาน และประสิทธิภาพการใช้พลังงานในทางทฤษฎีสำหรับโครงสร้างพื้นฐาน AI [ 21 ]

การประยุกต์ใช้ PIC ที่กำลังเกิดขึ้นอีกอย่างหนึ่งคือโฟโตนิกส์ควอนตัมแบบบูรณาการ PIC ช่วยเสริมแนวทางการคำนวณควอนตัมในยุคแรกของLOQCโดยการแทนที่กระจกและตัวแยกแสงขนาดใหญ่ด้วยชิปซิลิคอน ซึ่งนำเสนอการปรับปรุงที่มีศักยภาพในด้านขนาดวงจร ความเสถียร และต้นทุน[ 22 ] [ 23 ]

แอปพลิเคชัน PIC ข้างต้นยังไม่ได้รับการนำไปใช้งานในวงกว้าง แม้ว่าบริษัทต่างๆ เช่นBroadcomจะเริ่มทำการค้าแล้วก็ตาม[ 21 ]

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

  1. ^ Larry Coldren; Scott Corzine; Milan Mashanovitch (2012). เลเซอร์ไดโอดและวงจรรวมโฟตอนิกส์ (ฉบับพิมพ์ครั้งที่สอง). John Wiley and Sons. ISBN 9781118148181.
  2. ^ Rong, Haisheng; Jones, Richard; Liu, Ansheng; Cohen, Oded; Hak, Dani; Fang, Alexander; Paniccia, Mario (กุมภาพันธ์ 2548). "เลเซอร์ซิลิคอนรามานแบบคลื่นต่อเนื่อง" Nature . 433 ( 7027): 725– 728. Bibcode : 2005Natur.433..725R . doi : 10.1038/nature03346 . PMID 15716948 . S2CID 4429297 .  
  3. ^ "Meint Smit ได้รับรางวัล John Tyndall ประจำปี 2022" Optica (เดิมชื่อ OSA) 23 พฤศจิกายน 2021 สืบค้นเมื่อ20 กันยายน 2022
  4. ^ "Intel ปูทางสู่ซิลิคอนโฟโตนิกส์ด้วยผลิตภัณฑ์จัดส่งชุดแรก | TOP500" . www.top500.org . สืบค้นเมื่อ2026-04-15 .
  5. ^ Sparkes, Matthew (20 ตุลาคม 2022). "ชิปสามารถส่งข้อมูลทั้งหมดของอินเทอร์เน็ตได้ทุกวินาที" Nature Photonics . 16 (11). NewScientist: 798. Bibcode : 2022NaPho..16..798J . doi : 10.1038/s41566-022-01082-z . S2CID 253055705 . สืบค้นเมื่อ28 ตุลาคม 2022 . 
  6. ^ Narasimha, Adithyaram; Analui, Behnam; Balmater, Erwin; Clark, Aaron; Gal, Thomas; Guckenberger, Drew; และคณะ (2008). "ตัวรับส่งสัญญาณออปโตอิเล็กทรอนิกส์ QSFP 40 Gb/S ในเทคโนโลยี CMOS ซิลิคอนบนฉนวน 0.13 μm" . OFC/NFOEC 2008 - การประชุมว่าด้วยการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง/การประชุมวิศวกรใยแก้วนำแสงแห่งชาติ ปี 2008 . หน้า OMK7. doi : 10.1109/OFC.2008.4528356 . ISBN 978-1-55752-856-8. S2CID  43850036 .
  7. ^ Rank, Elisabet A.; Sentosa, Ryan; Harper, Danielle J.; Salas, Matthias; Gaugutz, Anna; Seyringer, Dana; Nevlacsil, Stefan; Maese-Novo, Alejandro; Eggeling, Moritz; Muellner, Paul; Hainberger, Rainer; Sagmeister, Martin; Kraft, Jochen; Leitgeb, Rainer A.; Drexler, Wolfgang (5 มกราคม 2021). "มุ่งสู่การสร้างภาพตัดขวางด้วยแสงบนชิป: การสร้างภาพสามมิติของจอประสาทตาของมนุษย์ในร่างกายโดยใช้ตะแกรงนำคลื่นแบบเรียงตัวที่ใช้โฟตอนิกวงจรรวม" Light Sci Appl . 10 (6): 6. Bibcode : 2021LSA....10....6R . doi : 10.1038/s41377-020-00450-0 . PMC 7785745 . PMID 33402664  
  8. Paschotta, ดร. รูดิเกอร์ (9 พฤษภาคม พ.ศ. 2548) "เครื่องปรับการดูดซึมด้วยไฟฟ้า " www.rp-photonics.com .
  9. ^ PhotonDelta & AIM Photonics (2020). "ภาพรวม IPSR-I 2020" (PDF) . IPSR-I : 8, 12, 14. เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อ 2022-01-20.
  10. ^ทีมงาน Inside Telecom (30 กรกฎาคม 2022). "ชิปโฟโตนิกส์จะช่วยสร้างโครงสร้างพื้นฐานดิจิทัลที่ยั่งยืนได้อย่างไร?" . Inside Telecom . สืบค้นเมื่อ20 กันยายน 2022 .
  11. ^ Awad, Ehab (ตุลาคม 2018). "การแบ่งโหมดแบบสองทิศทางและการรวมโหมดใหม่สำหรับการแปลงโหมดในท่อนำคลื่นระนาบ" . IEEE Access . 6 (1): 55937. Bibcode : 2018IEEEA...655937A . doi : 10.1109/ACCESS.2018.2873278 . S2CID 53043619 . 
  12. ^ Verdecchia, R., Lago, P., & de Vries, C. (2021). ภาพรวมเทคโนโลยี LEAP: โซลูชันของโครงการเร่งการใช้พลังงานต่ำ (LEAP), ปัจจัยการนำไปใช้, อุปสรรค, ปัญหาที่ยังเปิดอยู่ และสถานการณ์ต่างๆ
  13. ^ Daudlin, Stuart และคณะ (21 มีนาคม 2025). "การบูรณาการโฟตอนิกสามมิติสำหรับการเชื่อมโยงข้อมูลระหว่างชิปพลังงานต่ำพิเศษและแบนด์วิดท์สูง" Nature Photonics 19 ( 5): 502– 509. Bibcode : 2025NaPho..19..502D . doi : 10.1038/s41566-025-01633-0 .
  14. บ็อกซ์เมียร์, อาดรี (1 เมษายน พ.ศ. 2565) "เกนเตเกรียร์เด โฟโตนิกา มาคต์ เด ซอร์ก ทูกันเคลิจเกอร์ เอน กูดโคเปอร์" . ต้นกำเนิดนวัตกรรม (ในภาษาดัตช์) . สืบค้นเมื่อ20 กันยายน 2565 .
  15. ^ Flaherty, Nick (15 กุมภาพันธ์ 2024). "1.5 ล้านยูโรสำหรับเครื่องตรวจวัดการเต้นของหัวใจด้วยชิปโฟโตนิก" . สืบค้นเมื่อ30 ธันวาคม 2025 .
  16. ^ Oderwald, Michiel (ตุลาคม 2016). "OptiGrip: เครื่องมือผ่าตัดที่ให้ความรู้สึก" (PDF) . สืบค้นเมื่อ 30 ธันวาคม 2025 .
  17. ^ De Vries, Carol (5 กรกฎาคม 2021). "แผนงานด้านโฟโตนิกส์แบบบูรณาการสำหรับยานยนต์" (PDF) . PhotonDelta . สืบค้นเมื่อ20 กันยายน 2022 .
  18. "Technobis fotonica activiteiten op eigen benen als PhotonFirst" . ลิงค์นิตยสาร (ในภาษาดัตช์) 1 มกราคม 2564 . สืบค้นเมื่อ20 กันยายน 2565 .
  19. ^มอร์ริสัน, โอลิเวอร์ (28 มีนาคม 2022). "ขอให้มีแสงสว่าง: เนเธอร์แลนด์สำรวจเทคโนโลยีโฟโตนิกส์เพื่อแก้ปัญหาความมั่นคงทางอาหาร" . Food Navigator . สืบค้นเมื่อ20 กันยายน 2022 .
  20. ฮักเคล, เคย์ลี ดี.; เพตรุซเซลลา, เมารานเจโล; อู๋ฝาง; ฟาน คลินเกน, แอนน์; ปาลยาโน, ฟรานเชสโก; หลิว เทียนหราน; ฟาน เวลด์โฮเฟน, เรเน่ พีเจ; ฟิออเร่, อันเดรีย (10-01-2022) "การตรวจจับสเปกตรัมช่วงใกล้อินฟราเรดแบบบูรณาการ " การ สื่อสารธรรมชาติ13 (1): 103. Bibcode : 2022NatCo..13..103H . ดอย : 10.1038/s41467-021-27662-1 . ISSN 2041-1723PMC 8748443 . PMID 35013200 .   
  21. ^ a b Ahmad, Majeed (2025-12-30). "สถานะของเทคโนโลยี Co-Packaged Optics (CPO) ในปี 2026" . EDN . สืบค้นเมื่อ2026-04-14 .
  22. ^ Kok, Pieter; Munro, WJ; Nemoto, Kae; Ralph, TC; Dowling, Jonathan P.; Milburn, GJ (2005-12-09). "บทความวิจารณ์: การคำนวณควอนตัมเชิงแสงเชิงเส้น" . arXiv.org . สืบค้นเมื่อ2026-04-14 .
  23. หลัว, เว่ย; เฉา, หลิน; ชิ, หยูจือ; ว่าน, หลิงเซียว; จาง, หุย; หลี่ ซู่ยี่; เฉิน, กวนหยู; หลี่ หยวน; หลี่ ซีจิน; วัง หยุนเซียง; ซุน ชิไห่; คาริม, มูฮัมหมัด เฟย์ซ; ไค, ฮอง; เกว็ค, เหลียงชวน; หลิว, อ้ายคุน (14-07-2566) "ความคืบหน้าล่าสุดเกี่ยวกับชิปโฟโตนิกควอนตัมสำหรับการสื่อสารควอนตัมและอินเทอร์เน็ต " แสง: วิทยาศาสตร์และการประยุกต์ . 12 (1): 175. ดอย : 10.1038/ s41377-023-01173-8 ISSN 2047-7538 . 
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Photonic_integrated_circuit&oldid=1358983458 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ วงจรรวมโฟตอนิกส์

วงจร รวมโฟตอนิก ( PIC ) หรือ วงจรรวมแสง คือ ไมโครชิป ที่ประกอบด้วยส่วนประกอบ โฟตอนิก ตั้งแต่สองชิ้นขึ้นไปซึ่งรวมกันเป็นวงจรที่ทำงานได้ เทคโนโลยีนี้สามารถตรวจจับ สร้าง ขนส่ง...

ประวัติศาสตร์

โฟโตนิกส์ คือวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการตรวจจับ การสร้าง และการควบคุม โฟตอน ตาม หลักกลศาสตร์ควอนตัม และแนวคิดเรื่อง ทวิภาวะของคลื่น และอนุภาค ซึ่ง อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เสนอเป็นครั้งแรกในปี ค.ศ.

เปรียบเทียบกับการบูรณาการทางอิเล็กทรอนิกส์

แตกต่างจากการรวมวงจรอิเล็กทรอนิกส์ซึ่ง ซิลิคอน เป็นวัสดุหลัก วงจรโฟโตนิกแบบรวมระบบได้รับการผลิตจากระบบวัสดุที่หลากหลาย รวมถึงผลึกอิเล็กโทรออปติก เช่น ลิเธียม ไนโอเบต ซิลิกาบนซิลิคอน ซิลิคอนบนฉนวน โพลิเมอร์ ต่างๆ และ วัสดุ เซมิคอนดักเตอร์ ที่ใช้ในการสร้าง...

ตัวอย่างของวงจรรวมโฟตอนิกส์

การใช้งานหลักของวงจรโฟโตนิกแบบรวมคือในด้าน การสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง แม้ว่าการใช้งานในด้านอื่นๆ เช่น ชีวการแพทย์ [ 7 ] และ การคำนวณด้วยโฟโตนิก ก็เป็นไปได้เช่นกัน