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硅光子集成技术的一些优点
发布时间：
2023/04/06 14:59
由于子学与电子学的高密度集成特性，厂商们可以提高每根光纤的带宽和交换结构中处理的数据的可扩展性。随着子学在数据中心得到广泛应用，子学器件的光数据容量可以快速扩展，这得益于子学制造技术的改进。
随着技术的发展，包括硅、氮化硅、磷化铟、III-V族化合物、铌酸锂、聚合物等多种材料体系已被用于研发单片集成或混合集成的光子芯片。光子集成技术的发展已经实现了明显突破。
通过结合缓慢的热光学直流偏压和快速（10GHz带宽）载波耗尽调制，高速低误差的QKD调制已经在子器件上实现[41]。此外，在43公里光纤的城市间测试中，甚至在全日光下，已经证明了具有集成子技术的QKD系统。QKD系统正变得越来越紧凑，不同的自由度编码已被实施，如路径、偏振和时段。基于混合技术，光子激光器和光子检测过程已被直接整合到硅芯片上。在子电路中产生量子态的高维QKD能够超越传统量子密钥分发协议的信息效率限制。随着这些技术的进步，不同的密钥分配协议已经通过集成子器件实现，如BB84，连续可变和测量设备无关，如图9所示。
我们已经见证了用于量子信息处理的子设备的巨大进步，特别是在最近几年。光子源、量子态操纵和检测可以集成在一个芯片上，并有望在同一芯片上实现，集成的可编程多光子和高维量子信息处理器已经被证明。随着制造技术的进一步升级，子技术在量子信息处理方面将有更大的发展前景。当然，子器件仍然面临着材料本身的许多缺陷，未来的量子信息处理器极有可能是各种材料提升到的混合体。无论如何，我们相信子技术将发挥重要作用。
近年来，上海市明确提出发展光子芯片与器件，重点突破子、光通讯器件、光子芯片等新一代光子器件的研发与应用，对光子器件模块化技术、基于CMOS的子工艺、芯片集成化技术、光电集成模块封装技术等方面的研究开展重点攻关，同时，将列入首批市级重大专项。
自1969年集成光路的概念被提出以来，科学家们就一直为实现大规模光子芯片而进行不懈努力，种类繁多的光子芯片都得到了较为深入的研究，包括石英玻璃光子芯片、聚合物光子芯片、以代表的半导体光子芯片等，这些光子芯片技术均有各自的优势与不足。种种技术方案表明，实现高质量的大规模集成光子芯片需要优越的材料特性和先进的加工手段完美结合。
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