बड़े पैमाने पर वाणिज्यिक अनुप्रयोगों और प्रौद्योगिकी विकास के नजरिए से, फोटोनिक घटकों और फोटोनिक एकीकरण प्रौद्योगिकियों पर आधारित ऑप्टिकल संचार ने राष्ट्रीय स्तर के बैकबोन नेटवर्क, फाइबर-टू-द-होम, उपकरण और बोर्ड-स्तरीय फाइबर इंटरकनेक्शन से मॉड्यूल-स्तरीय ऑप्टिकल इंटरकनेक्शन रोड तक दीर्घकालिक विकास का अनुभव किया है। संचार विकास आवश्यकताओं जैसे अल्ट्रा-हाई-स्पीड, अल्ट्रा-वाइडबैंड, कम बिजली की खपत और अल्ट्रा-शॉर्ट समय जैसे 5जी और 6जी मोबाइल कम्युनिकेशंस, अंतरिक्ष और पृथ्वी का एकीकृत सूचना नेटवर्क, ऑप्टिकल और इलेक्ट्रिकल इंटीग्रेशन एक प्रमुख तकनीकी विकास प्रवृत्ति बन गया है, और कोर प्रौद्योगिकियों के विकास ने चिप-स्तरीय ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स एकीकरण पर ध्यान केंद्रित करना शुरू किया ।
पिछले ४० वर्षों में, फोटोनिक एकीकरण प्रौद्योगिकी के विकास और परिपक्वता के साथ, एक मॉड्यूल या यहां तक कि एक चिप में कई फोटोनिक उपकरणों और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को एकीकृत करने की तकनीक को धीरे से महसूस किया गया है । भविष्य में नेटवर्क संचार उन्नयन के त्वरण के साथ, आवेदन आवश्यकताओं और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के प्रदर्शन, आकार और लागत के बीच विरोधाभास तेजी से स्पष्ट हो जाएगा। इस विरोधाभास को हल करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण साधन के रूप में, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक एकीकरण प्रौद्योगिकी तेजी से घर और विदेश में ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक क्षेत्र में एक नेता बन जाएगी और विकास प्रवृत्तियों और प्रतिस्पर्धी अनुसंधान के आकर्षण के केंद्र ।
1. ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक एकीकरण प्रौद्योगिकी की विकास स्थिति और प्रगति
दशकों के विकास के बाद, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी और उद्योग ने बड़ी उपलब्धियां हासिल की हैं । राष्ट्रीय सामाजिक और आर्थिक विकास के लिए ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स की सहायक भूमिका सभी देशों की आम सहमति बन गई है । कई देशों ने विभिन्न ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक अनुसंधान कार्यक्रम स्थापित किए हैं।
ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक एकीकरण प्रौद्योगिकी ने सीमांत प्रगति, आवेदन आवश्यकताओं और सूचना प्रसंस्करण के विभिन्न चरणों के लिए विभिन्न विषय वर्गीकरण का गठन किया है। उदाहरण के लिए, इसने ब्रॉडबैंड ऑप्टिकल संचार प्रौद्योगिकी की जरूरतों के लिए एक उच्च गति ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक सूचना विषय का गठन किया है; उपकरणों के विकास के साथ माइक्रो-नैनो स्केल पर विभिन्न नई कार्यात्मक सामग्रियों की प्राप्ति के लिए, माइक्रो-नैनो फोटोनिक्स और अल्ट्रा-हाई-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग और डिस्प्ले विषयों का गठन किया गया है; सेमीकंडक्टर लाइटिंग और पराबैंगनी प्रकाश का पता लगाने की बढ़ती मांग के जवाब में, एक व्यापक बैंड गैप सेमीकंडक्टर ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स अनुशासन का गठन किया गया है। इसके अलावा, वर्तमान इकाई डिवाइस प्रौद्योगिकी मूल रूप से परिपक्व है, लेकिन कोई सामग्री प्रणाली केवल फोटोनिक एकीकृत सामग्री प्रणाली बन सकती है। कई सामग्री प्रणालियों का सह-अस्तित्व भविष्य में लंबे समय तक ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक एकीकृत प्रौद्योगिकी की स्थिति बन जाएगा।
उसके बाद, ठेठ ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और एकीकरण प्रौद्योगिकियों को अलग से समझाया जाएगा।
(1) ऑप्टिकल संचार और सूचना प्रसंस्करण कार्यों के लिए एकीकृत चिप
ऑप्टिकल संचार और सूचना प्रसंस्करण के सामने आने वाली तकनीकी अड़चनों के सामने ऑप्टिकल संचार और सूचना प्रसंस्करण के लिए एकीकृत चिप्स की डिजाइन, तैयारी, पैकेजिंग और अनुप्रयोग प्रौद्योगिकियों ने काफी प्रगति की है । मुख्य अनुसंधान स्थिति और प्रगति इस प्रकार है:
कार्यात्मक सामग्री: हाल के वर्षों में, दो आयामी परमाणु क्रिस्टल और टोपोलॉजिकल इंसुलेटर जैसी नई सामग्रियों की एक श्रृंखला में सफलताओं ने नए सिद्धांतों और नए संरचनात्मक सूचना कार्यात्मक उपकरणों की खोज के लिए विकास के अवसर प्रदान किए हैं। नई सेमीकंडक्टर सामग्री और नए सिद्धांत डिवाइस प्रौद्योगिकी माहिर सूचना प्रौद्योगिकी की अगली पीढ़ी की कमांडिंग ऊंचाइयों को जब्त करेगा । नई सूचना कार्यात्मक सामग्री द्वारा लाए गए अवसरों को जब्त करना और नई संरचनाओं और नए सिद्धांत उपकरणों की खोज सूचना प्रौद्योगिकी के नए विकास की नींव रखेगी ।
एकीकरण प्रौद्योगिकी: फोटोनिक एकीकरण "गति", "बिजली की खपत", और सूचना प्रणालियों द्वारा सामना की गई "खुफिया" की बाधाओं के माध्यम से तोड़ने का एकमात्र तरीका है। वर्तमान में यूनिट डिवाइस तकनीक मूल रूप से परिपक्व है। मल्टी-मैटेरियल सिस्टम और मल्टी-फंक्शनल डिवाइसेज के सिस्टम इंटीग्रेशन को कैसे साकार किया जाए, यह समस्याएं हैं जिनका अध्ययन और तत्काल समाधान करने की जरूरत है । इसके अलावा ब्रॉडबैंड नेटवर्क, बिग डेटा और 5जी कम्युनिकेशंस के लिए तैयारी प्रोसेस अनुकूलता, मोड फील्ड मैचिंग और ऑप्टिकल मोड क्रॉस कपलिंग जैसे प्रमुख साइंस और टेक्नॉलजी पर फोकस करना जरूरी है ।
सिस्टम आवेदन: ऑप्टिकल संचार, अल्ट्रा-बड़ी क्षमता और अल्ट्रा-लंबी दूरी ऑप्टिकल ट्रांसमिशन, डेटा सेंटर ऑप्टिकल इंटरकनेक्शन, ऑन-चिप ऑप्टिकल नेटवर्क, सिलिकॉन आधारित मल्टी-मैटेरियल हाइब्रिड ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक इंटीग्रेटेड चिप्स और डिवाइसेज के क्षेत्र में पश्चिमी देशों की प्रतिस्पर्धी स्थिति को देखते हुए, बड़ी क्षमता वाले स्पेस ऑप्टिकल ट्रांसमिशन एक अंतरराष्ट्रीय हॉटस्पॉट बन गए हैं । भविष्य की प्रतिस्पर्धा मुख्य रूप से "अल्ट्रा-बड़ी क्षमता ऑप्टिकल ट्रांसमिशन और ऑप्टिकल एक्सेस की अगली पीढ़ी", "उच्च घनत्व, उच्च-बैंडविड्थ, कम विलंबता, और डेटा केंद्रों की एक नई पीढ़ी के कम शक्ति वाले ऑप्टिकल इंटरकनेक्शन" में परिलक्षित होगी, "नई दृश्यमान प्रकाश संचार" और "अंतरिक्ष-से-जमीन एकीकृत ऑप्टिकल ट्रांसमिशन" जैसे विभिन्न प्लेटफार्मों का अंतरिक्ष निर्माण।
