微光电子集成智能像素概述

智能像素是一种对输入光信息具有自主处理能力，经内部光子回路或电子电路处理后，再以光波形式输出信息 的光子集成或光电子集成智能单元。为增强对光信号的处理能力，这种智能集成单元通常制作成垂直接收和发射 光的阵列。微光电子集成智能像素不仅有由光探测器构成的光输入和光调制器或光发射器构成的光输出功能，还 具有电子的逻辑处理、存储、放大和智能控制功能，充分利用了电子器件的逻辑控制多功能性、相当成熟的大规 模集成技术和光子集成器件的高密度并行操作、高速度光输入/光输出能力，将光子功能与电子功能巧妙地结合起 来，构成具有逻辑功能智能化的高速大规模微光电子集成系统，其意义在于：一方面将高密度并行处理的光输入 、光输出、光互连、光交换引入电子信息处理系统，使具有光信息检测和传递能力的电子信息系统性能得到很大 提高;另一方面，把多功能的超大规模电子信息处理和存储电路引入光信息处理系统，从而极大地增强了光信息 处理系统的功能。微光电子集成智能像素自20世纪90年代出现以来，受到世界各发达国家的高度重视，美、日、英、加、德、法等国在材料遴选、像素构成、智能化程度提高、器件性能改善、多功能发展、光电集成、应用开拓等方面都取得了很大的进展。

微光电子集成智能像素技术是一门综合技术，涉及范围包括光子器件与集成、超大规模集成电路、微光电子集成技术、微光学部件、高速信息处理系统及应用等多方面内容。光子集成器件包括激光器、光探测器、光调制器、光接收器、光发射器、光放大器、光开关、光波导、图像处理和显示部件等;微光学部件包括准直、聚焦、起偏、滤波、分路、合路、耦合、封装、微光学平台及微光机械元件;光电集成技术包括单片集成和混合集成;系统结构包括由分立元件、集成线阵器件、集成面阵器件构成的自由空间光互连系统和光波导光互连系统。微光电子集成智能像素技术综合运用了量子电子学、光子学、光电子学、微电子学、光纤技术、光学仪器等多学科的理论与技术，是一项多领域相互交叉的高新技术。智能像素通常是由三部分组成。

(1)输入光信号接收部分：通常是由光探测器(如MSM、PIN光二极管)构成，被探测到的信号由模拟电子放大器放大成所需的数字电平信号，实现由光信号到电信号的转换过程。

(2)电信号处理部分：这部分由微电子集成电路构成，可实现各种复杂的逻辑处理、存储、放大和智能控制等功能。

(3)输出光信号发射部分：一股由光调制器或光发射器(如LED、激光器)将经过处理的电信号转换成光信号，实现光信号的再生和输出。