微光電子集成智能像素概述

智能像素是一種對輸入光信息具有自主處理能力，經(jīng)內(nèi)部光子回路或電子電路處理后，再以光波形式輸出信息 的光子集成或光電子集成智能單元。為增強(qiáng)對光信號的處理能力，這種智能集成單元通常制作成垂直接收和發(fā)射 光的陣列。微光電子集成智能像素不僅有由光探測器構(gòu)成的光輸入和光調(diào)制器或光發(fā)射器構(gòu)成的光輸出功能，還 具有電子的邏輯處理、存儲、放大和智能控制功能，充分利用了電子器件的邏輯控制多功能性、相當(dāng)成熟的大規(guī) 模集成技術(shù)和光子集成器件的高密度并行操作、高速度光輸入/光輸出能力，將光子功能與電子功能巧妙地結(jié)合起 來，構(gòu)成具有邏輯功能智能化的高速大規(guī)模微光電子集成系統(tǒng)，其意義在于：一方面將高密度并行處理的光輸入 、光輸出、光互連、光交換引入電子信息處理系統(tǒng)，使具有光信息檢測和傳遞能力的電子信息系統(tǒng)性能得到很大 提高;另一方面，把多功能的超大規(guī)模電子信息處理和存儲電路引入光信息處理系統(tǒng)，從而極大地增強(qiáng)了光信息 處理系統(tǒng)的功能。微光電子集成智能像素自20世紀(jì)90年代出現(xiàn)以來，受到世界各發(fā)達(dá)國家的高度重視，美、日、英、加、德、法等國在材料遴選、像素構(gòu)成、智能化程度提高、器件性能改善、多功能發(fā)展、光電集成、應(yīng)用開拓等方面都取得了很大的進(jìn)展。

微光電子集成智能像素技術(shù)是一門綜合技術(shù)，涉及范圍包括光子器件與集成、超大規(guī)模集成電路、微光電子集成技術(shù)、微光學(xué)部件、高速信息處理系統(tǒng)及應(yīng)用等多方面內(nèi)容。光子集成器件包括激光器、光探測器、光調(diào)制器、光接收器、光發(fā)射器、光放大器、光開關(guān)、光波導(dǎo)、圖像處理和顯示部件等;微光學(xué)部件包括準(zhǔn)直、聚焦、起偏、濾波、分路、合路、耦合、封裝、微光學(xué)平臺及微光機(jī)械元件;光電集成技術(shù)包括單片集成和混合集成;系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括由分立元件、集成線陣器件、集成面陣器件構(gòu)成的自由空間光互連系統(tǒng)和光波導(dǎo)光互連系統(tǒng)。微光電子集成智能像素技術(shù)綜合運(yùn)用了量子電子學(xué)、光子學(xué)、光電子學(xué)、微電子學(xué)、光纖技術(shù)、光學(xué)儀器等多學(xué)科的理論與技術(shù)，是一項(xiàng)多領(lǐng)域相互交叉的高新技術(shù)。智能像素通常是由三部分組成。

(1)輸入光信號接收部分：通常是由光探測器(如MSM、PIN光二極管)構(gòu)成，被探測到的信號由模擬電子放大器放大成所需的數(shù)字電平信號，實(shí)現(xiàn)由光信號到電信號的轉(zhuǎn)換過程。

(2)電信號處理部分：這部分由微電子集成電路構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯處理、存儲、放大和智能控制等功能。

(3)輸出光信號發(fā)射部分：一股由光調(diào)制器或光發(fā)射器(如LED、激光器)將經(jīng)過處理的電信號轉(zhuǎn)換成光信號，實(shí)現(xiàn)光信號的再生和輸出。