《表1 典型微波光子器件与不同材料的匹配度分析》

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《面向宽带信息系统的集成微波光子技术研究进展及趋势》

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单片集成是指采用同一种半导体材料的集成技术，可以避免器件集成中由于不同半导体材料特性不一致而产生的复杂问题。当前，微波光子集成器件的制作比较有潜力的材料主要有三种，分别是III-V族（包含InP、GaAs）、绝缘层上硅（SOI）以及氮化硅/二氧化硅（Si3N4/SiO2）。这三种材料在不同器件的研制上各有优势，如表1所示。III-V族化合物在发光、探测、放大、调制等有源器件上优势十分明显，但是在无源波导的制作上损耗较大，约3dB/cm。SOI材料平台非常适合集成电路与集成光路的混合集成，且在各种光学器件性能上表现均衡。基于Si3N4/SiO2材料的光子集成技术与CMOS工艺兼容，其最大的优点之一是有利于低成本大规模制造。其中，硅材料体系（特别是SOI）的优势在于成本低、集成密度高、性能表现均衡。因此，硅基单片集成技术成为了未来发展的重要方向之一。