光子集成電路（Photonic Integrated Circuits, PICs）是將多個(gè)光子元件集成在一個(gè)芯片上的技術(shù)。三維設(shè)計(jì)在此領(lǐng)域的應(yīng)用，使得研究人員能夠在單個(gè)芯片上構(gòu)建多層光路網(wǎng)絡(luò)，明顯提升了集成密度和功能復(fù)雜性。例如，采用三維集成技術(shù)制造的硅基光子芯片，可以在極小的面積內(nèi)集成數(shù)百個(gè)光子元件，極大地提高了數(shù)據(jù)處理能力。在光纖通訊系統(tǒng)中，三維設(shè)計(jì)可以幫助優(yōu)化信號轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。通過使用三維封裝技術(shù)，可以將激光器、探測器以及其他無源元件緊密集成在一起，減少信號延遲并提高系統(tǒng)的整體效率。三維光子互連芯片還支持多種互連方式和協(xié)議。吉林光通信三維光子互連芯片

三維光子互連芯片是一種將光子器件與電子器件集成在同一芯片上，并通過三維集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)芯片間高速互連的新型芯片。其工作原理主要基于光子傳輸?shù)母咚?、低損耗特性，利用光子在微納米量級結(jié)構(gòu)中的傳輸和處理能力，實(shí)現(xiàn)芯片間的高效互連。在三維光子互連芯片中，光子器件負(fù)責(zé)將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并通過光波導(dǎo)等結(jié)構(gòu)在芯片內(nèi)部或芯片間進(jìn)行傳輸。光信號在傳輸過程中幾乎不受電阻、電容等電子元件的影響，因此能夠?qū)崿F(xiàn)極高的傳輸速率和極低的傳輸損耗。同時(shí)，三維集成技術(shù)使得不同層次的芯片層可以通過垂直互連技術(shù)（如TSV）實(shí)現(xiàn)緊密堆疊，進(jìn)一步縮短了信號傳輸距離，降低了傳輸延遲和功耗。紹興光通信三維光子互連芯片在數(shù)據(jù)中心和高性能計(jì)算領(lǐng)域，三維光子互連芯片同樣展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用前景。

三維光子互連芯片是一種在三維空間內(nèi)集成光學(xué)元件和波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的光子芯片，它能夠在微納米尺度上實(shí)現(xiàn)光信號的傳輸、調(diào)制、復(fù)用及交換等功能。相比傳統(tǒng)的二維光子芯片，三維光子互連芯片具有更高的集成度、更靈活的設(shè)計(jì)空間以及更低的信號損耗，是實(shí)現(xiàn)高速、大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦硐肫脚_(tái)。在光子芯片中，光信號損耗是影響芯片性能的關(guān)鍵因素之一。高損耗不僅會(huì)降低信號的傳輸效率，還會(huì)增加系統(tǒng)的功耗和噪聲，從而影響數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量和處理速度。因此，實(shí)現(xiàn)較低光信號損耗是提升三維光子互連芯片整體性能的重要目標(biāo)。

三維光子互連芯片的主要優(yōu)勢在于其采用光子作為信息傳輸?shù)妮d體，而非傳統(tǒng)的電子信號。這一特性使得三維光子互連芯片在減少電磁干擾方面具有天然的優(yōu)勢。光子傳輸不依賴于金屬導(dǎo)線，因此不會(huì)受到電磁輻射和電磁感應(yīng)的影響，從而有效避免了電子信號傳輸過程中產(chǎn)生的電磁干擾。在三維光子互連芯片中，光信號通過光波導(dǎo)進(jìn)行傳輸，光波導(dǎo)由具有高折射率的材料制成，能夠?qū)⒐庑盘栂拗圃诓▽?dǎo)內(nèi)部進(jìn)行傳輸，減少了光信號與外部環(huán)境之間的相互作用，進(jìn)一步降低了電磁干擾的風(fēng)險(xiǎn)。此外，光波導(dǎo)之間的交叉和耦合也可以通過特殊設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，以減少因光信號泄露或反射而產(chǎn)生的電磁干擾。相較于傳統(tǒng)二維光子芯片?三維光子互連芯片?能夠在更小的空間內(nèi)集成更多光子器件。

三維光子互連芯片的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是其高帶寬密度。傳統(tǒng)的電子I/O接口難以有效地?cái)U(kuò)展到超過100 Gbps的帶寬密度，而三維光子互連芯片則可以實(shí)現(xiàn)Tbps級別的帶寬密度。這種高帶寬密度使得三維光子互連芯片能夠支持更高密度的數(shù)據(jù)交換和處理，滿足未來計(jì)算系統(tǒng)對高帶寬的需求。除了高速傳輸和低能耗外，三維光子互連芯片還具備長距離傳輸能力。傳統(tǒng)的電子I/O傳輸距離有限，即使使用中繼器也難以實(shí)現(xiàn)長距離傳輸。而三維光子互連芯片則可以通過光纖等介質(zhì)實(shí)現(xiàn)數(shù)公里甚至更遠(yuǎn)的傳輸距離。這一特性使得三維光子互連芯片在遠(yuǎn)程通信、數(shù)據(jù)中心互聯(lián)等領(lǐng)域具有普遍應(yīng)用前景。三維光子互連芯片的光子傳輸技術(shù)，還具備良好的抗干擾能力，提升了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。上海光通信三維光子互連芯片生產(chǎn)商

三維光子互連芯片的光信號傳輸具有低損耗特性，確保了數(shù)據(jù)在傳輸過程中的高保真度。吉林光通信三維光子互連芯片

為了進(jìn)一步提升三維光子互連芯片的數(shù)據(jù)傳輸安全性，還可以采用多維度復(fù)用技術(shù)。目前常用的復(fù)用技術(shù)包括波分復(fù)用（WDM）、時(shí)分復(fù)用（TDM）、偏振復(fù)用（PDM）和模式維度復(fù)用等。在三維光子互連芯片中，可以將這些復(fù)用技術(shù)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多維度的數(shù)據(jù)傳輸和加密。例如，在波分復(fù)用技術(shù)的基礎(chǔ)上，可以結(jié)合時(shí)分復(fù)用技術(shù)，將不同時(shí)間段的光信號分配到不同的波長上進(jìn)行傳輸。這樣不僅可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捄托?，還能通過時(shí)間上的隔離來增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。同時(shí)，還可以利用偏振復(fù)用技術(shù)，將不同偏振狀態(tài)的光信號進(jìn)行疊加傳輸，增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)膹?fù)雜度和抗能力。吉林光通信三維光子互連芯片