Fotonisk integreret kredsløb ( FIS ; engelsk fotonisk integreret kredsløb , PIC ), eller optisk integreret kredsløb ( OIS ; engelsk optisk integreret kredsløb , OIC ) er en multikomponent fotonisk enhed lavet på et fladt substrat og udfører separate funktioner af optisk signalbehandling. De bruges især til afstembare lasere, til modulering, forstærkning, filtrering og multipleksing af optiske signaler, til konvertering af optiske signaler til elektriske [1] .
Et fotonisk integreret kredsløb indeholder en flerhed af optisk indbyrdes forbundne komponenter, der er fremstillet på et enkelt substrat og i fællesskab udfører en række optiske signalbehandlingsfunktioner (sædvanligvis i de synlige eller nær infrarøde bølgelængder). FIS'er forventes at spille en afgørende rolle i udviklingen af optisk kommunikation.
Enheder, hvis komponenter alle er fremstillet ved at indføre urenheder eller strukturere substratmaterialet, kaldes monolitisk FIS. Som et substratmateriale til monolitisk FIS bruges GaAs eller InP normalt , som kaldes III-V-forbindelser, da de består af elementer placeret i kolonne III og V i Mendeleevs periodiske system. I enheder, der er fremstillet på substrater fra III-V-forbindelser, bruges doteringsmidler til at kontrollere båndgabet og følgelig driftsbølgelængden af aktive enheder - lasere og forstærkere.
FIS, der ikke er monolitiske, kaldes hybrid. De er normalt lavet på et substrat af lithiumniobat, silicium, glas, sjældnere på et polymersubstrat. Lithiumniobat bruges som substrat på grund af dets høje elektro-optiske koefficient. Silicium er et meget lovende materiale til at skabe FSI'er, da det tillader brugen af teknologier udviklet til elektroniske integrerede kredsløb og, nok vigtigst, det tillader kombinationen af fotoniske og elektroniske integrerede kredsløb. Glas eller plexiglas (polymethylmethacrylat) har en lav pris og er meget udbredt; derudover er det muligt at fremstille lasere og optiske forstærkere på basis af en række briller doteret med sjældne jordarters elementer. Det er dog normalt ikke muligt at fremstille monolitiske enheder af sådanne materialer, da nogle funktionelle enheder (for eksempel halvlederlasere ) er lettere at lime end at integrere i substratmaterialet.
FIC-produktionsteknologien ligner den teknologi, der anvendes i produktionen af elektroniske IC'er, hvor fotolitografi bruges til at markere substratet for at udføre ætsning og påføre de nødvendige materialer.
Allerede i dag er optiske integrerede kredsløb udbredt, hvor nøgleområdet for deres anvendelse er optiske netværk og kommunikationssystemer samt udstyr, der er modstandsdygtigt over for elektromagnetiske impulser.
Rekonfigurerbare input/output multipleksere til optiske kommunikationssystemer er et eksempel på fotoniske integrerede kredsløb, der har erstattet diskret-baserede multipleksere. Et andet eksempel på en FIS, der er meget udbredt i optiske kommunikationssystemer, er en optisk sender, hvor dens hovedkomponenter er kombineret på en enkelt chip: en halvlederlaser med distribueret feedback , en elektro-optisk modulator og en halvlederforstærker.
Brugen af FIS gør det muligt at fremstille mere kompakte og relativt højtydende optiske systemer (sammenlignet med systemer baseret på diskrete optiske komponenter), og giver også mulighed for deres integration med elektroniske kredsløb til miniaturisering af multifunktionelle optoelektroniske systemer og enheder.