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'''同质集成光电子芯片及应用'''“芯”光远航-同质集成光电子芯片及应用，本项目在中美博弈的大背景下聚焦热点芯片问题，基于量子阱二极管发光探测共存现象设计研发了通知集成光电子芯片并根据场景需求设计了新型光通信系统以及同时照明成像系统。
光通信技术已经成为未来通信的潜在关键技术之一，具有频段无需授权、高保密、绿色和无电磁辐射的特点。光通信可作为室内外通信网络覆盖的有效补充。其在特殊空间通信如水下光通信、矿场通信和未来光通信网络一体化智慧城市等更是具有先进意义。同质集成光电子芯片通过光而非电子进行信息的传递，可以大幅度提高芯片上和芯片间通信的速度。这种传输和电子相比，光子没有电阻，同质集成光电子芯片的耗能、发热都会比现有的集成电子芯片减少很多。基于此我们可以做更多的集成，做出了阵列芯片将发光、探测、发光探测和通信等功能集成到了一起。
同时照明成像系统由于芯片创新性地同时具备了点亮和探测的功能，因而光电子芯片阵列显示屏与传统显示屏不同，它不仅可以实现实时的播放图像，而且可以实现在播放图像的同时，对外部的环境进行探测摄像。这项技术成熟后可以完全替代摄像头对外部进行摄像，大大减少了电子产品的体积，对未来军事监测以及保密通信具有重大意义。
并且随着人们高速通信的需求，目前网络传输的速度已经到了电学的瓶颈期，而我们不得不寻求一条高速通信的道路，来满足人们日益增长的需求。而光作为未来高速无线通信的必经之路，我们的同质集成光电子芯片更是实现了单链路全双工的高速光通信，因此，我们有需要，更有必要，来抓住这一机遇，无论是从提升未来生活质量，亦或是提升国际自主可控技术的掌握度和竞争力来看，这都是未来智慧屏幕、智慧城市，一直到6G，光子CPU 的必然选择
==技术方案：==
===芯片方面===
项目所提到的同质集成光电子芯片，顾名思义，就是集成在同一片晶圆上的两个器件分别作为光发射器（LED）和光探测器（PD），两个器件基本结构相同且采用相同工艺一道制备。这种结构的实现得益于本项目团队发现的量子阱二极管发光与探测共存现象，即量子阱二极管的发射光谱和光探测谱存在重叠区，可以同时发生电光、光电转换，这一现象的提出使得同质集成光电子芯片成为世界首创，相关工作已经获授权中国发明专利25 件，美国发明专利 2 件（见附件），被 National Science Review、Semiconductor Today 等国际知名杂志做10 次专题报道。采用相同的工艺将LED 和PD 集成在同一块晶圆上，对于传统光电子芯片来说，是从无到有的飞跃，有多种优势：
(1) 一块晶圆上集成LED 和 PD 使得两者间距离大大缩短
(2) 相同结构的 LED 和 PD 集成的器件相比于传统异质 LED 和PD 简化了封装形式和工艺，不再需要对LED 和PD 进行单独的封装，而且同质集成器件的基板也较异质结构的简单统一，极大地缩短了传感器/光发射器的制作周期，使得流水线的生产力显著提高。
(3) 同质集成光电子芯片采用相同的工艺就可以制作出 LED 和PD，简化了生长异质材料的复杂性，缩短了器件流片的周期，使用同一工艺就可将LED 和PD 进行批量生产，有效地降低了生产成本。
(4) 光电子芯片是全球有记录最薄的垂直结构 225nm 的芯片，不仅实现了高出光效率，还具备了高带宽，低成本的优势，此光电子芯片可以实现通信、发送、接收、调制以及储能多重功效，是史无前例的创新。
5) 对于三款应用系统来说，独特的电路设计以及基于 FPGA 的算法设计，加之以独特定制的调制解调、编解码技术，因此在软硬件也具有很高的技术壁垒与创新性。
===光通信方面===
得益于上述芯片的高带宽、高出光率，低成本等诸多优势，可见光通信技术作为芯片的应用方向之一，如雨后春笋一样，绽放出新时代高速通信的光芒。我们的光通信系统，搭载了自主设计的光电子芯片，硬件部分由五个模块组成，即蓝光LED 发光板、LED 多通道发射驱动板、APD 高灵敏度接收板、高压电源供电板以及 FPGA 通信主板。所述五个物理模块组成了该水下可见光通信系统的发射端和接收端，上述五个模块通过物理隔离分布于一个圆柱体内，并通过电磁屏蔽罩和必要的金属壳体实现散热和各个部分之间的电磁屏蔽功能。
==关键技术：==
本项目提出基于同质集成光电子芯片的各种系统，具有前瞻性和创新性，其中芯片、光通信系统、发光探测一体系统，都具有独特的关键技术，其核心都是从芯片本身物理现象入手，搭配独特软硬件的设计，从而针对不同应用场景，开辟出各式各样、量身定做的原型系统。
==参考文献==
[[Category:500 社會科學類]]