光デバイス集積回路とは？
ひかりでばいすしゅうせきかいろ
光デバイス集積回路とは、光を信号として処理する素子（レーザー・変調器・検出器など）を一枚の基板上に集積した電子回路のことです。
光デバイス集積回路（Photonic Integrated Circuit、PIC）とは、光を信号として利用する複数の光学素子を単一の半導体基板やシリコン基板上に集積したデバイスです。電子回路における集積回路（IC）の「電気」を「光」に置き換えたものと考えるとわかりやすく、フォトニック集積回路とも呼ばれます。
一般的なPICに集積される素子には次のようなものがあります。
- 半導体レーザー（光源）
- 光変調器（電気信号を光信号に変換）
- 光分岐・合波器（光カプラ、AWGなど）
- フォトダイオード（光を電気信号に変換する受光素子）
- 光導波路（光を伝搬させる微細な経路）
PICの最大の利点は、高速・省電力・小型化の同時達成にあります。光は電気より高速かつ低損失で情報を運べるため、大容量データ通信に適しています。また素子間の結線が光で行われるため、電磁ノイズや配線容量の影響を受けません。
現在の主な応用分野は以下のとおりです。
- 光ファイバー通信システム（コヒーレント光通信の送受信モジュール）
- データセンター内の光インターコネクト
- 光センサ・LiDAR（自動運転車の距離センサ）
- 量子光学・量子情報処理
シリコンフォトニクスと呼ばれるシリコン基板上への集積技術の進展により、低コスト大量生産が可能になりつつあります。
使い方・例文
データセンターでは膨大な量のデータをサーバー間で高速転送するために光デバイス集積回路を用いた光インターコネクトが使われています。また自動運転車のLiDARセンサにも小型化されたPICが採用される事例が増えています。
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