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，經內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射 光的陣列。微光電子集成智能像素不僅有由光探測器構成的光輸入和光調制器或光發射器構成的光輸出功能，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、相當成熟的大規 模集成技術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合起 來，構成具有邏輯功能智能化的高速大規模微光電子集成系統，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，使具有光信息檢測和傳遞能力的電子信息系統性能得到很大 提高;另一方面，把多功能的超大規模電子信息處理和存儲電路引入光信息處理系統，從而極大地增強了光信息 處理系統的功能。微光電子集成智能像素自20世紀90年代出現以來，受到世界各發達國家的高度重視，美、日、英、加、德、法等國在材料遴選、像素構成、智能化程度提高、器件性能改善、多功能發展、光電集成、應用開拓等方面都取得了很大的進展。

微光電子集成智能像素技術是一門綜合技術，涉及范圍包括光子器件與集成、超大規模集成電路、微光電子集成技術、微光學部件、高速信息處理系統及應用等多方面內容。光子集成器件包括激光器、光探測器、光調制器、光接收器、光發射器、光放大器、光開關、光波導、圖像處理和顯示部件等;微光學部件包括準直、聚焦、起偏、濾波、分路、合路、耦合、封裝、微光學平臺及微光機械元件;光電集成技術包括單片集成和混合集成;系統結構包括由分立元件、集成線陣器件、集成面陣器件構成的自由空間光互連系統和光波導光互連系統。微光電子集成智能像素技術綜合運用了量子電子學、光子學、光電子學、微電子學、光纖技術、光學儀器等多學科的理論與技術，是一項多領域相互交叉的高新技術。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)構成，被探測到的信號由模擬電子放大器放大成所需的數字電平信號，實現由光信號到電信號的轉換過程。

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

(3)輸出光信號發射部分：一股由光調制器或光發射器(如LED、激光器)將經過處理的電信號轉換成光信號，實現光信號的再生和輸出。