光子集成电路工作原理定义是光子集成电路PIC使用激光源注入驱动元件的光，就像转动开关注入能量为电子元件供电一样。集成光子技术，通常被称为超越摩尔，是一种使用光而不是电来解决电子产品集成和发热等缺点的技术。通过使用这项技术，小工具现在可以以更快的速度传输数据。PIC具有体积小、速度快、热效应小、集成能力大以及与当前工艺流程兼容等优点，可实现高产量、大规模生产和更低的价格。集成光子学的众多应用包括数据传输、传感、汽车工业和天文学。
光子集成电路的应用领域：
PIC使用激光源注入驱动元件的光，就像转动开关注入能量为电子元件供电一样。集成光子技术，通常被称为超越摩尔，是一种使用光而不是电来解决电子产品集成和发热等缺点的技术。
该技术将设备提升到一个新的水平，实现更快和更大的数据传输速率。PIC具有诸如缩小尺寸、加快速度、减少热效应以及与当前加工工艺兼容等优势，从而实现高产量、巨大的集成能力、大规模生产和更低的价格。集成光子学主题有很多用途，包括数据传输、传感、汽车行业和天文学。
1.医疗保健和医学
集成光子学打开了芯片实验室(LOC)技术的大门，通过使用先进的生物传感器和价格更合理的生物医学诊断工具，减少等待时间并让医生和患者进行诊断。SurfiX Diagnostics的诊断平台提供多种基于超灵敏光子生物传感器的即时检测。
同样，Amazec Photonics使用光子芯片创建了一种光纤传感技术，无需将温度传感器注入体内即可进行高分辨率温度检测（0.1毫开尔文的分数）。医疗专业人员可以通过这种方式测量心输出量和体外循环的血液量。EFI的OptiGrip设备是光学传感器技术的另一个例子，因为它使外科医生能够在微创手术过程中更好地控制组织感觉。
2.汽车和工程应用
PIC可用于传感器系统，例如激光雷达（光检测和测距），以监控移动车辆周围的区域。车内连接也可以使用Li-Fi提供，Li-Fi是一种与WiFi类似但使用光的技术。这项技术使车辆和城市基础设施之间的通信变得更加容易，从而提高了驾驶员的安全性。例如，现代汽车可以识别交通标志并提醒司机注意张贴的限速。
工程师可以使用光纤传感器来测量各种参数，包括压力、温度、加速度、振动和机械应变。PhotonFirst的传感器使用集成光子学来测量电动汽车电池的温度、基础设施的压力以及飞机形状的变化。
3.农业与食品
为了减少浪费和检测疾病，传感器被用于农业和食品部门的进步。得益于PIC支持的光传感器技术，食品供应链现在可以识别水果和植物的疾病、成熟度和营养成分。除了测量二氧化碳排放量外，它还可以帮助食品生产商确定土壤质量和植物生长情况。MantiSpectra创造的新型微型近红外传感器可以检测牛奶和塑料等物品的化学成分。它非常小，可以放在智能手机中。
4.制造和材料
PIC目前是在化合物和标准元素半导体、非线性晶体和介电材料上生产的。具体的应用要求决定了最合适的基板材料，因为每种材料都有独特的优点和缺点。例如，具有集成柔性铌酸锂的柔性硫族化物玻璃可以制造具有机械柔性的光子晶体。
材料的透明度、折射率和直射光产生能力决定了完成的PIC的特性和应用。材料的弯曲损耗和弯曲半径也会影响PIC特性。弯曲半径指定纤维在断裂前可以弯曲多少。相反，弯曲损耗表示光纤（或另一波导）中由于弯曲而产生的传播损耗（功率密度降低）。基于磷化铟(InP)的单片集成和硅光子学是目前使用最广泛的两种衬底，尽管二氧化硅(SiO2)和氮化硅(SiN)也越来越受欢迎。
5.磷化铟(InP)
最完善的PIC平台是磷化铟(InP)。干涉仪、高性能放大器、激光器、调制器和探测器与干涉仪组装在一个芯片上，允许在1.11.6 m光谱窗口中集成有源和无源元件。数据传输、精确计量（如自动驾驶汽车中的激光雷达）、光谱测量和成像都用于P集成光子学。
6.硅光子学(SiPh)
硅光子学(SiPh)是开发集成光子学的重要组成部分，以硅(Si)的成功作为IC可靠性的基础。由于大多数集成电路已经使用硅作为它们的衬底，因此可以使用现有可用的半导体制造技术来创建硅光子器件。这使得芯片能够集成光学和电子元件以生产混合设备。
硅非常适合波长为1.55微米的光纤通信系统，因为它对波长超过1.1微米(m)的红外光是透明的。此外，它的折射率大大高于氧化硅(1.5)，大约为3.5，允许在植入氧化硅（波导）中的硅结构中实现更多的光限制。由于这些特性，Si非常适合用于电信。
7.氮化硅(SiN)
基于氮化硅(SiN)的系统最近受到欢迎，因为与其他PIC平台相比，它们具有宽广的透明窗口（从可见光到中红外）和相对较低的光学损耗。由于其在波导中极低的光强度损失、微小的弯曲半径和可调偏振，氮化硅(SiN)在可见光、近红外(NIR)和红外范围内的被动光处理方面表现出色。通过PIC级混合集成技术，如果应用程序需要，可以将在不同技术平台（例如InP）上制造的有源元件连接到SiN PIC到同一封装中。
在荷兰Lionix International公司独特的TriPleX波导设计中发现了氮化硅波导的最低传播损耗（0.1 dB/cm低至0.1 dB/m）。它的工作范围很广，从405 nm到2350 nm。他们还创造了一种专有的锥形技术，将最佳光纤耦合的低对比度模式转换为微小弯曲半径的高对比度模式。正在进行大规模的研究计划，以减少现在所需的组装阶段数量，提供无损材料转换，并开发更实惠的制造工艺。
8.铌酸锂（LiNbO3）
一种称为铌酸锂(LiNbO3)的非线性晶体材料非常适合执行非线性操作或受益于该材料特性的操作的设备。声光换能器或电光调制器是两个例子。在光刻控制下的铌酸锂基板上，可以创建波导。放大器和激光器可以通过用稀土离子掺杂铌酸锂来制造。
双折射是LiNbO3的一个特性，这意味着偏振方向会影响材料的折射率。结果，偏振控制成为可能，这可以应用于过滤或其他类似任务。这种特性使得构建与偏振无关的设备（光纤通信经常需要）更具挑战性。
