Optoelectronic Integration: Physics, Technology and Applications

با نزدیک شدن به پایان قرن حاضر، ذرات بنیادی نور (فوتون ها) به طور فزاینده ای با ذرات اولیه بار (الکترون ها/حفره ها) در وظیفه انتقال و پردازش مقادیر سیری ناپذیر اطلاعات رقابت می کنند. مورد نیاز جامعه پیشرفت‌های عظیم در پردازش سیگنال الکترونیکی که از زمان کشف ترانزیستور صورت گرفته است، به زیبایی نشان می‌دهد که چگونه یاد گرفته‌ایم از برهمکنش‌های قوی که بین مجموعه‌ای از الکترون‌ها و حفره‌ها وجود دارد که در هندسه‌های طراحی شده مناسب قرار گرفته‌اند و بر روی یک دستگاه تکرار می‌شوند، استفاده کنیم. مقیاس ریز فزاینده از سوی دیگر، فوتون‌ها با یکدیگر تعامل بسیار ضعیفی دارند و عناصر مدار فعال تمام فوتونیک، جایی که فوتون‌ها فوتون‌ها را کنترل می‌کنند، در حال حاضر بسیار دشوار است، به‌ویژه در حجم‌های کوچک. خوشبختانه پیشرفت‌های سریع در طراحی و درک لیزرهای تزریق نیمه‌رسانا همراه با پدیده‌های کوانتومی تازه شناخته‌شده، که زمانی به وجود می‌آیند که ابعاد دستگاه با طول‌موج‌های الکترونیکی قابل مقایسه می‌شوند، به وضوح نشان داده‌اند که تعامل بین الکترون‌ها و فوتون‌ها چقدر کارآمد و سریع است. بنابراین این وضعیت اخیر انگیزه ای قوی برای ابداع و مطالعه مدارهای مجتمع یکپارچه ای که هم الکترون ها و هم فوتون ها را در عملکرد خود درگیر می کند، فراهم کرده است. همانطور که فصل اول اشاره می کند، از اولین نمایش مدارهای مجتمع نوری ساده با استفاده از نیمه هادی های مرکب m-V، تقریباً پانزده سال پیش می گذرد. اینها ترکیبی از لیزر/درایور یا ردیاب فوتو/پیش تقویت کننده هستند.

As we approach the end of the present century, the elementary particles of light (photons) are seen to be competing increasingly with the elementary particles of charge (electrons/holes) in the task of transmitting and processing the insatiable amounts of infonnation needed by society. The massive enhancements in electronic signal processing that have taken place since the discovery of the transistor, elegantly demonstrate how we have learned to make use of the strong interactions that exist between assemblages of electrons and holes, disposed in suitably designed geometries, and replicated on an increasingly fine scale. On the other hand, photons interact extremely weakly amongst themselves and all-photonic active circuit elements, where photons control photons, are presently very difficult to realise, particularly in small volumes. Fortunately rapid developments in the design and understanding of semiconductor injection lasers coupled with newly recognized quantum phenomena, that arise when device dimensions become comparable with electronic wavelengths, have clearly demonstrated how efficient and fast the interaction between electrons and photons can be. This latter situation has therefore provided a strong incentive to devise and study monolithic integrated circuits which involve both electrons and photons in their operation. As chapter I notes, it is barely fifteen years ago since the first demonstration of simple optoelectronic integrated circuits were realised using m-V compound semiconductors; these combined either a laser/driver or photodetector/preamplifier combination.