מנקודת המבט של יישומים מסחריים רחבי היקף ופיתוח טכנולוגיה, תקשורת אופטית המבוססת על רכיבים פוטוניים וטכנולוגיות אינטגרציה פוטוניות חוותה התפתחות ארוכת טווח מרשתות עמוד השדרה ברמה הלאומית, סיבים לבית, ציוד וברמת הלוח. חיבור בין סיבים לכביש חיבור אופטי ברמת המודול. עם שיפור מתמיד של דרישות פיתוח תקשורת כגון מהירות גבוהה במיוחד, פס רחב במיוחד, צריכת חשמל נמוכה וזמן קצר במיוחד, כגון תקשורת סלולרית 5G ו- 6G, רשת מידע משולבת של חלל ואדמה, שילוב אופטי וחשמלי הפכה למגמת פיתוח טכנולוגית מרכזית, ופיתוח טכנולוגיות הליבה החל להתמקד בשילוב אופטי אלקטרוני ברמת השבב.
ב -40 השנים האחרונות, עם התפתחות ובגרותה של טכנולוגיית האינטגרציה הפוטונית, מומשה בהדרגה הטכנולוגיה של שילוב התקנים פוטוניים ומכשירים אלקטרוניים במודול או אפילו שבב יחיד. עם האצת שדרוגי תקשורת הרשת בעתיד, הסתירה בין דרישות היישום לבין הביצועים, הגודל והעלות של מכשירים אופטו-אלקטרוניים תהפוך ברורה יותר ויותר. כאמצעי החשוב ביותר לפתור סתירה זו, טכנולוגיית האינטגרציה האופטואלקטרונית תהפוך יותר ויותר למובילה בתחום האופטואלקטורים בבית ומחוצה לה מגמות פיתוח ומוקדי מחקר מתחרים.
1. מצב פיתוח והתקדמות של טכנולוגיית אינטגרציה אופטו-אלקטרונית
לאחר עשרות שנים של פיתוח, הטכנולוגיה והתעשייה האופטואלקטרית השיגו הישגים גדולים. התפקיד התומך של אלקטרואופטיקה לפיתוח חברתי וכלכלי לאומי הפך לקונצנזוס של כל המדינות. מדינות רבות הקימו תוכניות מחקר אופטואלקטרוניות שונות.
טכנולוגיית האינטגרציה האופטואלקטרית יצרה סיווגי נושא שונים להתקדמות גבולות, דרישות יישום ושלבים שונים של עיבוד מידע. לדוגמא, היא יצרה נושא מידע אופטו-אלקטרוני במהירות גבוהה לצרכי טכנולוגיית התקשורת האופטית בפס רחב; למימוש חומרים פונקציונליים חדשים שונים בקנה מידה מיקרו-ננו עם פיתוח המכשירים נוצרו פוטוניקה מיקרו-ננו ותחומי הדמיה ותצוגה ברזולוציה גבוהה במיוחד; בתגובה לדרישה הגוברת לתאורה של מוליכים למחצה ולזיהוי אור אולטרה סגול, נוצרה משמעת של מוליכים למחצה אופטיים עם פער רחב. בנוסף, טכנולוגיית המכשירים היחידה הנוכחית בשלה, אך אף מערכת חומרית אינה יכולה להפוך למערכת החומרים המשולבת הפוטונית היחידה. דו קיום של מערכות חומריות מרובות יהפוך למצב הטכנולוגיה המשולבת האופטואלקטרית לאורך זמן רב בעתיד.
לאחר מכן יוסבר בנפרד המכשירים האופטיים האלקטרוניים וטכנולוגיות האינטגרציה.
(1) שבב משולב לפונקציות תקשורת אופטית ועיבוד מידע
לנוכח צווארי בקבוק טכניים העומדים בפני תקשורת אופטית ועיבוד מידע, טכנולוגיות התכנון, ההכנה, האריזה והיישום של שבבים משולבים לתקשורת אופטית ועיבוד מידע עברו התקדמות רבה. מעמד המחקר העיקרי והתקדמותו הם כדלקמן:
חומרים פונקציונליים: בשנים האחרונות פריצות דרך בסדרת חומרים חדשים כמו גבישי אטום דו-ממדיים ומבודדים טופולוגיים סיפקו הזדמנויות פיתוח לחקר עקרונות חדשים ומכשירים פונקציונליים מידע מבניים חדשים. שליטה בחומרי מוליכים למחצה חדשים ובטכנולוגיית מכשירים עקרונית חדשה יתפסו את הגבהים הפולטים של הדור הבא של טכנולוגיית המידע. ניצול ההזדמנויות שמביאים חומרים פונקציונליים למידע חדש וחקירת מבנים חדשים ומכשירים עקרוניים חדשים יניח את הבסיס לפיתוח החדש של טכנולוגיית המידע.
טכנולוגיית אינטגרציה: אינטגרציה פוטונית היא הדרך היחידה לפרוץ את צווארי הבקבוק של" מהירות" ;," צריכת חשמל" ;, ו-" מודיעין" בפני מערכות מידע. נכון לעכשיו, טכנולוגיית מכשיר היחידה היא בעצם בשלה. כיצד לממש את שילוב המערכת של מערכות רב-חומריות ומכשירים רב תפקודיים הוא בעיות שיש ללמוד ולפתור אותן בדחיפות. בנוסף, עבור רשתות פס רחב, ביג דאטה ותקשורת 5G, יש צורך להתמקד במדע וטכנולוגיה מרכזיים כגון תאימות לתהליכי הכנה, התאמת שדות מצב וקישור צולב בין מצב.
יישום מערכת: אם לשפוט לפי המצב התחרותי של מדינות המערב בתחום התקשורת האופטית, קיבולת גדולה במיוחד והעברה אופטית למרחקים ארוכים במיוחד, חיבור אופטי של מרכז הנתונים, רשת אופטית על שבב, שילוב אופטי היברידי רב-חומרי מבוסס סיליקון שבבים והתקנים, שידור אופטי בחלל בעל קיבולת גדולה הפך למוקד בינלאומי. התחרות העתידית תבוא לידי ביטוי בעיקר ב-" הדור הבא של שידור אופטי בעל קיבולת גדולה במיוחד וגישה אופטית" ;," חיבור אופטי בצפיפות גבוהה, רוחב פס גבוה, השהיה נמוכה, והספק נמוך של כוח דור חדש של מרכזי נתונים" ;," תקשורת אור גלוי חדש" ו-" שטח בנייה של פלטפורמות שונות כגון" שידור אופטי משולב מרחב-קרקע" ;.
