Cơ sở và chìa khóa để thực hiện tích hợp quang điện tử vẫn là tích hợp quang tử.
(1) Công nghệ tích hợp quang tử dựa trên InP
Công nghệ thiết bị quang điện tử dựa trên InP đã tương đối hoàn thiện và việc tích hợp các thiết bị quang điện tử với các chức năng khác nhau có thể được thực hiện bằng cách thay đổi cấu trúc dải của giếng lượng tử theo một cách nhất định trên nền vật liệu InP. Hiện tại, các công nghệ tăng trưởng vật chất làm thay đổi cấu trúc dải năng lượng của giếng lượng tử chủ yếu bao gồm công nghệ lai giếng lượng tử, công nghệ tăng trưởng đối xứng, phương pháp vùng hoạt động tương tự và công nghệ epitaxy vùng chọn lọc. Để có được chip tích hợp quang tử hiệu suất cao đồng thời giảm thiểu chi phí, các công nghệ này có thể được kết hợp với nhau. Trong số đó, Guo Weihua thuộc Đại học Khoa học và Công nghệ Huazhong và những người khác đã sử dụng công nghệ lai giếng lượng tử để nhận ra sự tích hợp quang tử trên chip của các thiết bị quang điện tử thụ động và chủ động, đồng thời chế tạo các mảng quang học tích hợp nguyên khối dựa trên InP. Mạch tích hợp quang tử nguyên khối tích hợp laser, bộ tách chùm, bộ dịch pha, bộ khuếch đại quang bán dẫn, bộ dò và các thành phần khác để nhận ra quét lệch chùm tia hai chiều 5 ° × 10 °.
(2) Tích hợp quang tử Silicon
Tích hợp quang tử silicon có thể được chia thành tích hợp nguyên khối và tích hợp lai theo vật liệu và quy trình sản xuất. Tích hợp nguyên khối quang tử silicon là việc sử dụng công nghệ sản xuất Si CMOS trên cùng một tấm silicon để tích hợp nhiều thiết bị quang tử dựa trên silicon có chức năng giống nhau hoặc khác nhau để thực hiện việc truyền và xử lý một hoặc nhiều tín hiệu quang trên cùng một chip. Tuy nhiên, một số thiết bị quang điện tử hoạt động dựa trên silicon (đặc biệt là laser dựa trên silicon) vẫn chưa đạt được hiệu suất tối ưu do đặc tính của bản thân vật liệu và các công nghệ tích hợp lai đã được sản xuất.
Tích hợp lai thường tích hợp chip thiết bị quang điện tử với các chức năng khác nhau được cấu tạo từ các hệ vật liệu khác nhau trên nền silicon hoặc thông qua liên kết, liên kết hoặc liên kết trên các chất nền khác. Trong số đó, có nhiều phương tiện kỹ thuật để tích hợp lai quang tử silicon, bao gồm ghép nối thẳng hàng trực tiếp, ghép dọc cách tử và liên kết keo BCB. Một số phương pháp tích hợp có ưu điểm và nhược điểm riêng. Trong số đó, G. Roelkens và những người khác của Đại học Ghent ở Bỉ đã sử dụng chất kết dính đóng rắn đặc biệt (DVS-BCB) để nhận ra thiết bị nhóm III-V nhằm nhận ra sự tích hợp không đồng nhất với thiết bị quang điện tử III-V trên ống dẫn sóng quang học SOI . Các thử nghiệm cho thấy độ dày của lớp keo BCB giữa chip trên và chip dưới chỉ khoảng 45nm, và nó có thể đảm bảo độ chính xác của quá trình ghép nối và sự ổn định của quá trình tích hợp.
(3) Tích hợp quang điện tử
Sự phát triển không ngừng của công nghệ tích hợp quang tử làm cho công nghệ tích hợp quang điện tử quy mô lớn trở nên khả thi. Xu hướng phát triển của công nghệ tích hợp quang điện tử chủ yếu bao gồm ba khía cạnh sau: Thứ nhất, tốc độ cao và hiệu suất cao (tiếng ồn thấp, băng thông lớn, dải động lớn), đáp ứng được nhu cầu truyền dữ liệu tốc độ cao của người dùng cuối; thứ hai, tích hợp mảng quy mô lớn, có thể Đáp ứng nhu cầu của mạng đường trục&# 39 để tăng tốc độ đáng kể; thứ ba là xử lý tín hiệu đa chức năng, tích hợp các chức năng xử lý tín hiệu phức tạp như tạo dạng sóng, phán đoán dữ liệu, khôi phục đồng hồ, quản lý băng thông rộng, giám sát kênh và phát / truyền / phát hiện tín hiệu vi ba. Công nghệ quan trọng của tích hợp quang điện tử chắc chắn là công nghệ tích hợp của các thiết bị tích hợp quang tử và các thiết bị vi điện tử tốc độ cao. Xét về mức độ phức tạp của công nghệ tích hợp quang điện tử, các ý tưởng tổng thể về công nghệ tích hợp quang điện tử hiện nay chủ yếu được áp dụng trong và ngoài nước là tương đối nhất quán. Tất cả chúng đều áp dụng sự tích hợp tương đối độc lập của lớp quang tử và lớp điện tử. Tín hiệu quang và tín hiệu điện được truyền độc lập hoặc phân lớp. Sự liên kết điện của các tín hiệu điện được thực hiện thông qua công nghệ kết nối không đồng nhất hoặc không đồng nhất giữa các lớp. Lớp quang tử tương tự như công nghệ tích hợp quang tử liên quan. Lớp điện tử thường áp dụng công nghệ silicon CMOS tiêu chuẩn và chỉ các vật liệu làm từ silicon mới có thể đạt được sản xuất VLSI quy mô lớn, chi phí thấp. Theo các loại và phương pháp thực hiện của các thiết bị quang điện tử được sử dụng để tích hợp, tích hợp quang điện tử có thể được chia thành tích hợp quang điện tử nguyên khối và tích hợp quang điện tử lai. Đầu tiên là thực hiện việc chuẩn bị và tích hợp các thiết bị quang và điện trên chất nền hoàn toàn bằng silicon và phần sau được thực hiện trên chất nền dựa trên silicon thông qua Silicon thông qua (TSV) hoặc các công nghệ tích hợp không đồng nhất / không đồng nhất ba chiều khác nhiều thiết bị quang điện tử khác.
