A fotonikus integrált áramkör ( FIS ; angolul fotonikus integrált áramkör , PIC ) vagy optikai integrált áramkör ( OIS ; angol optikai integrált áramkör , OIC ) egy többkomponensű fotonikus eszköz, amely sík hordozón készül, és az optikai jelfeldolgozás külön funkcióit látja el. Különösen hangolható lézerekhez, optikai jelek modulálására, erősítésére, szűrésére és multiplexelésére, optikai jelek elektromos jelekké való átalakítására használják [1] .
A fotonikus integrált áramkör több, optikailag összekapcsolt alkatrészt tartalmaz, amelyek egyetlen hordozóra készülnek, és amelyek együttesen hajtanak végre számos optikai jelfeldolgozási funkciót (általában látható vagy közeli infravörös hullámhosszon). A FIS-ek várhatóan kritikus szerepet játszanak az optikai kommunikáció fejlesztésében.
Azokat az eszközöket, amelyek minden alkatrésze szennyeződések bejuttatásával vagy a hordozóanyag strukturálásával készül, monolitikus FIS-nek nevezzük. A monolitikus FIS hordozóanyagaként általában GaA -kat vagy InP -t használnak , amelyeket III-V vegyületeknek neveznek, mivel ezek Mengyelejev periódusos rendszerének III. és V. oszlopában található elemekből állnak. A III-V vegyületekből készült szubsztrátumokra gyártott eszközökben adalékanyagokat használnak az aktív eszközök – lézerek és erősítők – sávrésének és ennek következtében működési hullámhosszának szabályozására .
A nem monolitikus FIS-eket hibridnek nevezzük. Általában lítium-niobát, szilícium, üveg hordozóra, ritkábban polimer hordozóra készülnek. A lítium-niobátot magas elektro-optikai együtthatója miatt szubsztrátumként használják. A szilícium nagyon ígéretes anyag az FSI-k létrehozásához, mivel lehetővé teszi az elektronikus integrált áramkörökhöz kifejlesztett technológiák alkalmazását, és ami talán a legfontosabb, lehetővé teszi a fotonikus és elektronikus integrált áramkörök kombinálását. Az üveg vagy a plexi (polimetil-metakrilát) olcsó és széles körben használatos; emellett számos ritkaföldfém elemekkel adalékolt üveg alapján lehetőség nyílik lézerek és optikai erősítők gyártására. Ilyen anyagokból azonban általában nem lehet monolit eszközöket gyártani, mivel egyes funkcionális eszközöket (például félvezető lézereket ) könnyebb ragasztani, mint a hordozóanyagba integrálni.
Az FIC gyártástechnológia hasonló az elektronikus IC-k gyártásánál alkalmazott technológiához, ahol fotolitográfiával jelölik meg a hordozót a maratáshoz és a szükséges anyagok felviteléhez.
Az optikai integrált áramkörök már napjainkban is széles körben használatosak, felhasználásuk fő területe az optikai hálózatok és kommunikációs rendszerek, valamint az elektromágneses impulzusoknak ellenálló berendezések.
Az optikai kommunikációs rendszerek újrakonfigurálható bemeneti/kimeneti multiplexerei olyan fotonikus integrált áramkörök példái, amelyek a diszkrét alapú multiplexereket váltották fel. Az optikai kommunikációs rendszerekben széles körben használt FIS egy másik példája az optikai adó, amelynek fő összetevői egyetlen chipen vannak kombinálva: egy elosztott visszacsatolású félvezető lézer , egy elektrooptikai modulátor és egy félvezető erősítő.
A FIS alkalmazása lehetővé teszi kompaktabb és viszonylag nagy teljesítményű optikai rendszerek gyártását (a diszkrét optikai komponensekre épülő rendszerekhez képest), valamint lehetőséget ad ezek elektronikus áramkörökkel történő integrálására a többfunkciós optoelektronikai rendszerek és eszközök miniatürizálására.