光子集成电路引发光网络系统革命

3/6/2009，光网络系统是互联网的循环系统，它把从电脑、电话或其它网络装置接收到的电子信号转换成光，然后将这些光束通过光纤电缆传送到一个城市、国家甚至是世界的另一端。然而光网络系统的发展步伐远比不上诸如个人电脑或者是移动电话等其它科技产品。一些处于传统光系统核心的光设备，如激光器、调制器和光电二极管，仍然是以独立装置的形式来生产、封装和部署的。这使得传统的光系统体积庞大、结构复杂并且费用昂贵。由于这些光设备都需要与光纤连接，这令可靠性降低。互联网基础设施成本居高不下的原因之一，就是这些光学元件的性能相对来说比较原始。
    光子集成是把数十个甚至数百个光元件集成到一个单一的集成电路或者芯片上，光子集成的原理最先是在上世纪60年代由贝尔实验室探究出来的。不过，由于将各种不同的光设备集合在一个芯片上难度甚大，因此把光子集成电路商品化的进程十分缓慢。业界希望用作生产光设备的原材料不是电子半导体芯片常用的硅，而是一种能够放射光的化合物磷化铟。不过磷化铟的生产技术目前远不及硅的生产技术先进。业界某企业推出了基于其光子集成电路的光网络系统DTN。每个光子集成电路具备100Gb/s的容量或数据传输率，而使用线路板卡的传统光网络系统通常只有10Gb/s。光子集成技术可以实现一种新的光网络架构，它使客户能够用相对少的工程人员，快捷、便利地部署大量带宽。
    业界已经有企业研发出光子集成电路，在一对磷化铟芯片上集成了60种光设备，其中包括激光器、调制器和光电二极管。这个高水平的集成电路在成本、空间占用、能耗、可扩展性和可靠性上优点良多。
    下一步的研究重点，将是进一步提高光子集成电路的集成水平，以带来更多的网络优点和更好的成本效益。正在设计的下一代光子集成电路，在单一芯片上集成230种光设备，总容量达到400Gb/s。未来，每3年把光子集成电路的容量翻一番，这堪称是光版本的摩尔定律（硅片每18个月扩大一倍的容量）。光子集成技术令这个“光学摩尔定律”变成可能，对光学系统的特性和性能提出一个与摩尔定律类似的目标。
(中国信息产业网)