光子集成电路(PIC)是一种具有光子元件的芯片，它利用光而不是电子元件来创建功能电路。PIC存在于你的智能手机、电脑和其他电子设备中。在电子芯片中，电子流过电子元件，如晶体管、电阻、电感和电容。在光子芯片中，光子通量通过光学元件，如波导，类似于电阻或导线，激光器，偏振器和移相器。
一、什么是集成光子学？
利用光进行电子历史处理的任务被称为集成光子学(IP)。它可用于各种行业，包括电信(5G网络)、加速医疗诊断的生物传感器和汽车工业(激光雷达)。IP通过使用自动化晶圆级通用集成技术，将许多光子功能集成到硅、磷化铟(InP)或二氧化硅衬底上的光子集成电路(PIC)中。由于集成光子学，这些光学功能显著提高了效率和可靠性，同时降低了重量、尺寸和功耗。
二、电子学和光子学
了解IP和传统电子电路的异同，有助于你更好地掌握这项技术。光子学使用光子来控制它们，就像电子设备控制芯片上的电子一样。光的基本成分是光子。传统的集成电路(IC)可以通过允许电子在电路中自由移动来导电。被称为电子的亚原子粒子带负电荷，可以与其他粒子和电子相互作用。当电子通过电路时，这些相互作用会使它们变慢，从而限制了可以传输的信息量。它们还会产生热量，导致能量和信息的损失。
光子用于光子集成电路(PIC)。当光子以光速运动时，几乎不会受到其他光子的干扰。由于在没有明显能量损失的情况下，带宽(数据传输速率)和电路速度显著增加，PIC的能效远远高于其同类IC产品。
像金属线一样，它限制和引导电信号，集成的光子模块使用波导将光(通过全内反射)引导到所需的方向。PIC提供光波长信息信号，通常在850和1650 nm之间的可见光谱或近红外光谱中。
波导连接PIC的组件。芯片组件可以是有源的或无源的，例如耦合器、开关、调制器和多路复用器。小而可靠的光子器件将这些元件集成在一起，并在单个衬底上制造它们。
PIC与电子电路中使用的基本制造工具非常不同。晶体管是电子产品中使用的集成电路的主要元件。但是PIC的主要器件没有一个是制造业占主导地位的。PIC将根据其预期用途使用各种制造设备。
