Fotonisk integrerad krets ( FIS ; engelsk fotonisk integrerad krets , PIC ), eller optisk integrerad krets ( OIS ; engelsk optisk integrerad krets , OIC ) är en fotonisk multikomponentanordning gjord på ett platt substrat och utför separata funktioner för optisk signalbehandling. I synnerhet används de för avstämbara lasrar, för modulering, förstärkning, filtrering och multiplexering av optiska signaler, för omvandling av optiska signaler till elektriska [1] .
En fotonisk integrerad krets innehåller ett flertal optiskt sammankopplade komponenter tillverkade på ett enda substrat och som tillsammans utför en mängd olika optiska signalbehandlingsfunktioner (vanligtvis i de synliga eller nära infraröda våglängderna). FIS förväntas spela en avgörande roll i utvecklingen av optisk kommunikation.
Enheter, vars alla komponenter är gjorda genom att införa föroreningar eller strukturera substratmaterialet, kallas monolitisk FIS. Som substratmaterial för monolitisk FIS används vanligtvis GaAs eller InP , som kallas III–V-föreningar, eftersom de består av element som finns i kolumnerna III och V i Mendeleevs periodiska system. I enheter tillverkade på substrat från III–V-föreningar används dopningsmedel för att kontrollera bandgapet och följaktligen driftvåglängden för aktiva enheter – lasrar och förstärkare.
FIS som inte är monolitiska kallas hybrid. De görs vanligtvis på ett substrat av litiumniobat, kisel, glas, mer sällan på ett polymersubstrat. Litiumniobat används som substrat på grund av dess höga elektrooptiska koefficient. Kisel är ett mycket lovande material för att skapa FSI:er, eftersom det tillåter användning av teknologier utvecklade för elektroniska integrerade kretsar och, förmodligen viktigast, det tillåter kombinationen av fotoniska och elektroniska integrerade kretsar. Glas eller plexiglas (polymetylmetakrylat) har en låg kostnad och används ofta; dessutom är det möjligt att tillverka lasrar och optiska förstärkare på basis av ett antal glas dopade med sällsynta jordartsmetaller. Det är emellertid vanligtvis inte möjligt att tillverka monolitiska enheter av sådana material, eftersom vissa funktionella enheter (till exempel halvledarlasrar ) är lättare att limma än att integrera i substratmaterialet.
FIC produktionsteknik liknar den teknik som används vid produktion av elektroniska IC, där fotolitografi används för att markera substratet för att utföra etsning och applicera nödvändiga material.
Redan idag används optiska integrerade kretsar i stor utsträckning, med nyckelområdet för deras användning är optiska nätverk och kommunikationssystem, såväl som utrustning som är resistent mot elektromagnetiska pulser.
Omkonfigurerbara in-/utgångsmultiplexrar för optiska kommunikationssystem är ett exempel på fotoniska integrerade kretsar som har ersatt diskreta multiplexorer. Ett annat exempel på en FIS som ofta används i optiska kommunikationssystem är en optisk sändare, där dess huvudkomponenter är kombinerade på ett enda chip: en halvledarlaser med distribuerad återkoppling , en elektrooptisk modulator och en halvledarförstärkare.
Användningen av FIS gör det möjligt att tillverka mer kompakta och relativt högpresterande optiska system (jämfört med system baserade på diskreta optiska komponenter), och ger också möjligheten att integrera dem med elektroniska kretsar för miniatyrisering av multifunktionella optoelektroniska system och enheter.