光电融合集成是集成电路和光子集成两个领域的交叉融合，相关概念在领域发展之初是比较模糊的。上一篇文章已经对融合和分离的概念进行了探讨，本文将进行探讨光电相关概念，并指出需要一个新的术语指代光子器件和电子器件的互连设计。虽然optics, photonics, quantum electronics, quantum optics, optoelectronics, electro-optics, electronics-photonics convergence及lightwave technology等光电相关术语被广泛使用，然而人们这些术语所代表的具体含义并未达成一致[1]。本文试图厘清不同术语的概念和关系，并给出对应的中英文翻译。

光学(optics)和光子(photonics)之间存在一定的交集，但是两者的区别逐渐变得模糊。广义上讲，光学通常被认为代表自由空间光学及波导光学等相关内容，并包括干涉、衍射、成像、统计光学及光子光学等具体课题。光子学通常被认为包括与光与物质互相作用相关内容，面向器件及系统方面的研究。电光子(electro-optics)通常指电学效应扮演重要角色的光器件，比如激光器、电光调制器及光开关等。电子学(electronics)是关于真空及物质中电荷流控制的研究，而光子学(photonics)则是关于真空及物质中光子控制的相关研究。很显然光子学和电子学存在交集，光子的控制需要电参与，而光子也可以控制电子。光电子(optoelectronics)通常指与光相关但是本质上为电学属性的器件和系统，比如LED、液晶显示器件及光电探测器阵列等。光电子学可以被认为是光子学的一个子集。量子电子学(quantum electronics）是指于与光与物质互相作用相关的器件和系统，比如激光器、用于光放大和混频的非线性光器件[2]。量子光学(quantum optics)研究光的量子和相干性方面的内容。光波技术(lightwave technology)则是指与光通信和光信号处理相关的器件和系统。

集成光学(integrated optics)一词在1969年首次被Bell实验室的Stewart E. Miller所创造[3]，有文献认为集成光学和集成光子(Integrated photonics)表达同一含义[2]，是指在平面衬底和表面制备集成的波导和器件，是光子学的一个分支[4]，可以认为是光子学的集成版本。通过集成的方式，复杂的光路可以像集成电路信号处理和传输一样对光参数进行处理和传输。集成光学现在主要指在玻璃、二氧化硅及铌酸锂等透明衬底上的回路[5]。典型的集成光学包括铌酸锂开关阵列、滤波器阵列、高速调制器等。国际上第一个关于集成光学的主题会议于1972年由美国光学协会组织召开[6]。光电子集成回路(OEIC)包括片上晶体管和光电器件，采用金属连接，但是不包括波导[5]。1978年OEIC首次被试验验证，包含一个光电二极管及一个耿氏电子二极管[6]。需要说明的是文献中并没有形成对OEIC的统一理解，Soref认为OEIC是光子和电子集成在同一衬底的芯片[7]。光子集成回路(PIC)则强调片上激光及片上波导连接，而没有金属连接[8]。

光电全集成回路(EPIC)是美国国防部DAPAR所资助的一个项目[9]，其目标是实现光子器件在微电子工艺平台的制备，主要涉及光电全集成制备工艺方面的研究。文献中的EPIC也大多是指单片工艺制备，而非回路设计方面的内容。从回路设计的视角来看，单片集成或者通过封装的形式实现混合集成两种方式并无太大差异。从这个意义讲，我们需要一个新的术语来指代光子器件和电子器件的互连。借鉴集成电路或芯片的定义，我们采用光电融合集成回路或者光电融合芯片来指代光子器件和电子器件的互连[10]。下一个推文将继续探讨光电融合芯片相关概念。

附件：中英文术语对照表

Optics                          光学

Electro-optics                    电光子学

Photonics                       光子学

Optoelectronics                       光电子学

Quantum Electronics                  量子电子学

Quantum Optics                     量子光学

Lightwave Technology                          光波技术

Electronic-Photonic Integrated Circuits (EPIC)         光电全集成回路

Opto-Electronic Integrated Circuits (OEIC)              光电子集成回路

Photonic Integrated Circuits (PIC)              光子集成回路

Electronics-Photonics Convergence (EPC)                光电融合

参考文献

[1] B. E. A. Saleh and M. C. Teich, Fundamentals of photonics. john Wiley & sons, 2019.

[2] G. Lifante, Integrated Photonics: fundamentals, vol. 90. 2004.

[3] S. E. Miller, “Integrated optics: An introduction,” Bell Syst. Tech. J., vol. 48, no. 7, pp. 2059–2069, 1969.

[4] “What is integrated photonics?” [Online]. Available: https://www.aimphotonics.com/what-is-integrated-photonics. [Accessed: 03-Apr-2022].

[5] J. W. Goodman, International Trends in Optics. Elsevier, 1991.

[6] C. P. Lee, S. Margalit, I. Ury, and A. Yariv, “Integration of an injection laser with a Gunn oscillator on a semi-insulating GaAs substrate,” Appl. Phys. Lett., vol. 32, no. 12, pp. 806–807, 1978.

[7] R. A. Soref, “Silicon-based optoelectronics,” Proc. IEEE, vol. 81, no. 12, pp. 1687–1706, 1993.

[8] A. H. Gnauck et al., “Four-Channel WDM Transmission Experiment Using a Photonic-Integrated-Circuit Transmitter,” in Optical Fiber Communication, 1990, vol. 53, no. 9, p. PD26.

[9] N. D. Heidel, N. G. Usechak, C. L. Dohrman, and J. A. Conway, “A Review of Electronic-Photonic Heterogeneous Integration at DARPA,” IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron., vol. 22, no. 6, pp. 482–490, 2016.

[10]  谭旻*, 明达, 汪志城, “从光子集成迈向光电融合集成回路:以微环波长锁定为例,” 微纳电子与智能制造, pp.32-47, 2019(3).