楊建義　王根成

摘要：通信容量的爆炸式增長促進了光子技術的發(fā)展，認為以硅材料為基底的硅基光子器件與集成技術具有低功耗、高速率、結構緊湊等突出優(yōu)勢，將成為解決信息網(wǎng)絡所面臨的功耗、速率、體積等方面瓶頸的關鍵技術。通過與微電子行業(yè)的發(fā)展進行對比，分析了硅基光子發(fā)展的特點及關鍵技術挑戰(zhàn)，并給出了對其未來發(fā)展機遇的思考。

關鍵詞： 硅基光子；光子集成；光電混合集成；光通信

Abstract： The explosive growth in telecommunication capacity promotes the development of silicon photonics. To break the bottlenecks （power consumption， bandwidth and volume） of current information networks， several outstanding advantages of silicon photonics including low power consumption， high speed and very compact size are introduced in this paper. Comparing with the development of the microelectronics industry， the features and the major challenges of silicon photonics are analyzed， and the opportunities in the future are also pointed out.

Key words： silicon photonics； integrated optics； optical communication； opto-electronic hybrid integration

硅基光子的研究可以追溯到20世紀80年代[1]，受限于當時的硅基制作工藝，硅基光子的發(fā)展十分緩慢。最近10多年來，該領域呈現(xiàn)出爆炸式增長，并被視為一個顛覆性的平臺技術。人們期待著硅基光子在諸多應用領域發(fā)揮出革命性作用，目前首先聚焦在了數(shù)據(jù)中心、高性能計算和傳感等領域。

微電子的發(fā)展得益于微電子工藝和集成電路設計的發(fā)展，其中的一個關鍵是設計與制造的分離。研究人員利用多項目晶圓（MPW）服務，可以很快地通過大規(guī)模集成電路實現(xiàn)前沿開創(chuàng)性工作，這有利地推動了微電子技術的發(fā)展和應用。培養(yǎng)年輕的學生工程師使用MPW制作工具和工藝，讓他們自己去設計前沿電路，并將其投入到無廠制作，這是許多微電子公司取得成功的原因[2]。

當前，硅基光子就像20世紀70年代的微電子技術，正處于前期擴張階段，但是硅基光子芯片在制作方面存在一個巨大的優(yōu)勢：大規(guī)模生產(chǎn)且高度可控微電子芯片的硅代工廠已經(jīng)存在。在微電子行業(yè)中已經(jīng)存在硅基光子所需要的微細加工設備，如：Luxtera公司生產(chǎn)的硅基光子芯片已經(jīng)運用到了一些高性能的計算機群中[3]。

硅基光子正處于重要的轉(zhuǎn)變時期，全世界的學術圈和工業(yè)圈可以通過諸多代工廠提供的MPW服務使用有源和無源硅基光子工藝。并且從現(xiàn)階段的發(fā)展狀況來看，除了硅基光源集成略困難外，基于硅晶圓可以實現(xiàn)幾乎所有具有合理競爭水平的關鍵光功能器件。

1 利用CMOS工藝線，硅基

光子也將是一個無廠化

產(chǎn)業(yè)

集成光子技術從提出至今已近50年，與微電子與集成電路不同，一直以來集成光子技術主要還是針對特定的運用，需要采用不同的光電材料和精細化的工藝。由于主要應用于光纖通信，集成光子器件實際可以說還處于分立元器件狀態(tài)——可能稱為光電器件更準確，每個器件被單獨的封裝，然后通過光纖連接起來。通?？梢钥吹揭粋€通信系統(tǒng)使用的光電器件由多種不同的材料系統(tǒng)組成，如：用于實現(xiàn)光學復用和無源器件的玻璃基上擴散波導、用于實現(xiàn)調(diào)制器的鈮酸鋰材料、用于實現(xiàn)激光器的磷化銦材料、用于實現(xiàn)光探測器的鍺材料等。每一個光電器件制作的工藝與其他器件的制作工藝無法兼容。每一種光電材料的選取都依賴于器件的性能要求。這些光電器件都需要特定的制作設備，與微電子互補金屬氧化物半導體（CMOS）相比，這些光電器件還遠遠無法進行大批量生產(chǎn)（當然需求量也根本沒有達到），制作成本相當高。硅基光子技術潛力巨大，首先便在于其可以將多功能光子器件集成在單個芯片上，并通過先進的CMOS工藝進行大批量生產(chǎn)。這使得高度復雜的光子集成系統(tǒng)通過較合理的成本生產(chǎn)出來成為可能。

歸功于成熟的CMOS工藝，在原有的微電子工藝基礎上加以改動，便可以制造硅基光子器件與系統(tǒng)。基于CMOS工藝已制造出能夠?qū)崿F(xiàn)光的產(chǎn)生、探測、調(diào)制和其他操控功能的硅基光子芯片。此外，人們也結合光學和電學的優(yōu)勢，在硅材料上同時制造光子器件和集成電路，實現(xiàn)片上混合集成系統(tǒng)。

近年來，硅基光子的相關研究人員沿用與常規(guī)CMOS晶體管制作完全相同的設備，開發(fā)了相應的工藝流程，制作了復雜的光子集成系統(tǒng)。在這些設施下進行光子集成芯片的設計，限制是十分明顯的：那些被證實與CMOS工藝不兼容的材料被嚴格禁止進入生產(chǎn)線，硅基相關的工藝和系統(tǒng)的設計必須在不破壞CMOS工藝的情況下進行。但是，如果投入到當今CMOS工藝的數(shù)十億美元的投資能夠直接利用到片上硅基光學系統(tǒng)的建立中，那么硅基光子將會迅速地投入商業(yè)化，實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)[4]。當然，人們也在嘗試采用一些補充方案，最直接的便是加入額外工藝流程，如：III-V族晶片的鍵合、金薄膜的制備、功能性聚合物材料的加入等。

和微電子行業(yè)一樣，硅基光子制作工藝平臺可以提供以下優(yōu)勢：

（1）資源效率利用高。避免超凈間和高昂的工藝研發(fā)成本。endprint

（2）設計可重復利用。微電子行業(yè)的發(fā)展得益于可重復使用的知識產(chǎn)權（IP）模塊。同樣的，硅基光子也可使用相同的概念允許研發(fā)人員研發(fā)出元器件庫。這必將促進系統(tǒng)級別的研究和開發(fā)。

（3）資源可獲取。將硅基光子制作工藝和器件庫開放給全世界硅基光子設計研發(fā)人員，確保資源的共享，實現(xiàn)資源的高效利用。

（4）可商業(yè)化。可以促使硅光行業(yè)使用研發(fā)人員設計的元器件和系統(tǒng)，在此基礎上設計出可通過一般代工廠生產(chǎn)的新產(chǎn)品。

（5）鼓勵協(xié)同設計。由共同的設計目標、語言和制作工藝促成。

目前國際上已有以比利時微電子研究中心（IMEC）和新加坡微電子研究（IME）為代表的硅基光子代工企業(yè)提供硅基光子的代工服務，他們也已經(jīng)開始提供包括基本器件在內(nèi)的工藝設計包（PDK）工具。在中國，中芯國際和宏力半導體曾經(jīng)零散地為研究工作提供過一些硅基光子芯片的制備服務，但由于代工量等因素，既沒有形成常態(tài)化的服務內(nèi)容，也沒有形成PDK工具。這兩年，硅基光子吸引了大量研發(fā)機構的重視，從目前來看，中科院微電子所、中科院上海微系統(tǒng)所等都在嘗試建立面向硅基光子的代工平臺，其中中科院微電子所已經(jīng)初步可以提供服務，其中包括PDK工具的建立；上海交通大學、華中科技大學、浙江大學等也在嘗試建立基于大學微納加工平臺的硅基光子制備服務，雖然會在一些工藝上受限，但在特征尺度（由于采用電束子曝光）、加工時間等方面都還是有一定優(yōu)勢的。這些工藝平臺建設必將加速中國硅基光子的發(fā)展和應用水平的提升。

2 只有通過巨大的應用

驅(qū)動，硅基光子才可能

成為顛覆性技術

電子與光子的區(qū)別在于：電子是費米子，而光子屬于波色子。兩個電子在同一時刻不可能處于同一位置，兩者之間的相互作用強。利用電子的這一特性可以設計出大量的非線性開關器件——晶體管，也就是說電子十分適合于實現(xiàn)計算功能。與此相反，光子可以在同一時刻處于同一位置，一般情況下，光子之間是相互獨立的，這也是為何通過單個光纖可以實現(xiàn)每秒鐘太比特量級數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑?。十分吸引人的一點是：可以設計一種芯片，計算部分通過電子實現(xiàn)，傳輸部分通過光學實現(xiàn)。結合各種復用技術（諸如成熟的波分復用（WDM）技術），每個通道傳輸一組數(shù)據(jù)，而每一個通道上電學數(shù)據(jù)傳輸并不需要很高（低于幾十吉比特每秒），建立的光學系統(tǒng)便可以通過單個光纖每秒鐘傳輸太比特量級數(shù)據(jù)，這便是最初推動硅基光子技術迅速發(fā)展的片上互連技術的設想。從目前看來，這種片上互連短時間內(nèi)還是難以形成真正需求的。雖然在互連所需要的收發(fā)、傳輸、系統(tǒng)架構方面都取得了較大的進展，但真正意義上可以取代現(xiàn)有電互連的優(yōu)勢還沒有顯現(xiàn)出來。

硅基光子的發(fā)展依賴于應用需求的大小。隨著硅基光學制作工藝的開發(fā)，人們也提出了更多的應用，其中最直接的還是在長距離和中短距離的數(shù)據(jù)通信方面[5]。長距離光纖通信成功發(fā)展，已經(jīng)成為當代通信的主要支柱之一。當前光纖通信正從長距離逐漸向短距離（數(shù)據(jù)中心之間）發(fā)展，數(shù)據(jù)通信市場的大趨勢是通信距離越來越短，每一部分的價格在急劇下降，而通信容量在顯著提高。硅基光子商業(yè)化的方向也集中在了大容量、短距離的應用上，諸如數(shù)據(jù)中心和高性能計算。未來這些應用會延伸到板間短距離的連接，更遠期的才會是面向中央處理器（CPU）核之間的片上互連通信[5]。

人們也在利用硅基光子探索制備信息處理芯片的可能?；趥鹘y(tǒng)概念下的光邏輯功能與光信息處理架構的設計是一種主要思路，但這種簡單地將電域信息處理器的設計思路用于光域設計是否可行并具有優(yōu)勢還有待證明。最近，基于神經(jīng)網(wǎng)絡的深度學習是熱點，有人已經(jīng)著手采用硅基光子芯片，構建基于光路的神經(jīng)網(wǎng)絡。其中，深度學習的實現(xiàn)需要依賴于對硅基光子光路網(wǎng)絡的靈活操控，這可能會展現(xiàn)出光網(wǎng)絡的一些優(yōu)勢。

除了數(shù)據(jù)通信與信息處理，最具有前景的硅基光子芯片運用應該是傳感，包括：生物傳感[6]、成像[7]、信號處理[8]、光探測與測距（LIDAR）[9]等。利用硅基光子芯片實現(xiàn)多通道傳感可以發(fā)揮性能和成本上的優(yōu)勢，如果能夠借助于二維材料或者其他功能材料，充分利用二維材料等優(yōu)質(zhì)的表面特性，會對硅基光子傳感芯片性能的提升帶來更大優(yōu)勢。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展對傳感芯片的需求巨大，呈現(xiàn)出極為細分與個性化的特點，對硅基光子的設計技術提出了要求。LIDAR的應用可能是最具通用性的需要。如果將現(xiàn)有的基于旋轉(zhuǎn)掃描的LIDAR和基于微機電系統(tǒng)（MEMS）轉(zhuǎn)動掃描的LIDAR分別視為第1代和第2代LIDAR，則基于硅基光相控陣芯片的相位掃描LIDAR可以視為第3代。由于LIDAR的實質(zhì)是多光束合成機制，可以實現(xiàn)智能化波束成形，因此無論是在市場還是技術方面都會讓人產(chǎn)生非常大的想像空間。當然這其中也需要許多支撐技術，包括：系統(tǒng)構建與探測技術、光路系統(tǒng)、片上監(jiān)測等。

量子信息處理系統(tǒng)的未來應用必須依賴于可集成量子系統(tǒng)的構建，硅基光子芯片也會發(fā)揮作用。這其中的應用可能有量子計算和量子測量，所基于的是片上光量子信息傳輸與處理，但仍需要解決量子光源和單光子探測的可集成技術，特別是針對1 550 nm波段。當然，硅基氮化硅材料由于非線性特性更優(yōu)，在量子集成芯片應用方面會是更優(yōu)的選擇，也可以避開1 550 nm波段的使用。當然，量子信息系統(tǒng)的真正應用還有較長的路要走。

雖然目前硅基光子還沒達到值得CMOS行業(yè)關注的規(guī)模，但是人們普遍認為硅基光子已經(jīng)開始成為一個重要的產(chǎn)業(yè)。很多著名的半導體企業(yè)和信息技術企業(yè)投入大量的人力和財力推進硅基光子的產(chǎn)業(yè)化，如Intel、IBM、Oracle、中興通訊等。眾多新成立的公司在積極研發(fā)硅光產(chǎn)品，如Luxtera等。商用化的光電子集成芯片已經(jīng)投入到市場中。保守估計到2020年，硅光產(chǎn)業(yè)的年產(chǎn)值將達到10億美元。

3 硅基光子的應用需要

自身基礎性技術，也

需要支撐技術endprint

3.1 單元功能器件技術

單元功能器件技術是硅基光子的基礎性技術之一。迄今為止，單元功能器件的研發(fā)占據(jù)了超過90%的硅基光子技術的相關學術研究，核心目標就是在硅材料上獲得性能最好的單元功能器件。目前，硅基的馬赫-曾德爾調(diào)制器的性能在許多運用中可以媲美甚至超過商用的鈮酸鋰調(diào)制器[10]，并且硅基調(diào)制器的性能每年都在提升。從技術優(yōu)勢上來說，基于鍺波導耦合的光電二極管與其他近紅外非制冷光電探測器相比也很有競爭力。硅波導的損耗可以降低到0.026 dB/cm[11]，可兼容大規(guī)模硅光子集成的氮化硅波導的損耗甚至低于0.1 dB/m[12]。低損耗的光纖耦合器、各種高性能光學無源器件，甚至高效率的激光器（結合III-V族材料）已經(jīng)在硅基光學系統(tǒng)中實現(xiàn)。大多數(shù)的器件設計工作都是在學術圈完成，其優(yōu)勢在于可以快速的實現(xiàn)仿真-制作-測試循環(huán)，快速制作出產(chǎn)品原型。

需要注意的是：器件層次的研究并非完全兼容于現(xiàn)有的微電子工藝，那些設計最優(yōu)性能晶體管的研究人員起初可能也并沒有關注設計的器件是否兼容于現(xiàn)有的工藝。對于硅基光子學也是如此，隨著時間的推移，將會促使這些在特定工藝下得到證實的硅基光子器件進入到集成平臺中。

3.2 硅基光子集成系統(tǒng)芯片技術

微電子電路設計中，電路的設計者并不需要是晶體管物理和制作方面的專家。由于代工廠已經(jīng)能夠確保器件的性能，電路設計師只需要依賴于唯象模型，在SPICE或者VERILOG-A軟件中模擬復雜的電學系統(tǒng)?？偟膩碚f，器件物理工程師為代工廠開發(fā)出PDK，代工廠的用戶很少需要運行諸如半導體工藝模擬以及器件模擬工具（TCAD）來模擬晶體管的內(nèi)部工作機制。對于硅基光子代工廠服務提供商而言，近期的目標就是要能夠像微電子行業(yè)一樣給硅光子提供相同的基礎設施服務。目前，一般的硅基光子代工廠服務提供商都提供包括先進光電器件（調(diào)制器和探測器等）的PDK，用戶可以利用這些元器件設計出更高性能的器件或者包含更多元器件的復雜硅基光子集成系統(tǒng)芯片。

近年來，硅基光子代工廠服務提供商所能夠提供的基礎元器件的性能已經(jīng)足夠好，越來越多的研究人員已經(jīng)不需要再在器件層面優(yōu)化，而是可以針對應用場景，研發(fā)特定功能的光學集成回路。硅基光子代工廠服務提供商則負責制作出所需要的硅基光子集成芯片。這意味著，接下來的幾年里，硅基光子集成系統(tǒng)芯片設計團隊的數(shù)量必將比器件設計團隊的數(shù)量增長的快，這也會推動硅基光子技術的應用和進一步發(fā)展。

從這一點來看，硅基光子技術的發(fā)展與集成電路技術的發(fā)展是有相似性的，我們也期待由此能夠帶來具有顛覆性的硅基光子技術。當然，硅基光子技術中也必然存在著同微電子模擬電路芯片設計類似的情況，需要對器件技術極為熟悉的專業(yè)人員完成某些涉及器件結構的系統(tǒng)芯片設計。

3.3 硅基光子的設計工具

硅基光子技術的設計生態(tài)系統(tǒng)依然處于發(fā)展階段，器件級別的仿真軟件已經(jīng)十分成熟，但是更高級別的系統(tǒng)仿真才剛剛開始出現(xiàn)。晶圓規(guī)模的自動化測試、設計規(guī)則檢查、布局和原理圖檢查、測試設計工具等要么不存在，要么極其不成熟。

微電子行業(yè)最偉大的一項發(fā)明就是PDK，實現(xiàn)了器件設計和工藝完全分離。硅基光子學行業(yè)近年來也積極開展相應的工作，研發(fā)設計工具和工藝流程來確保硅基光子的成功，但是這些努力相對來說還不夠成熟。Luxtera是第一個開發(fā)出基于Cadence環(huán)境的硅光子高級設計包，其中包括針對光子和電子元器件的布局和原理圖檢查、設計規(guī)則查錯，以及標準元器件的統(tǒng)計角模型。許多公司也開發(fā)了在TCAD級別專用于集成光電學的仿真工具，通常用于電學元器件熱和射頻的仿真也被用于光學器件及系統(tǒng)中[13]。這些光學系統(tǒng)級別的仿真軟件包括：Lumerical INTERCONNECT、IPKISS等。

硅基光子學一個重要的創(chuàng)新領域在于研發(fā)出匹配工藝線要求的設計規(guī)則和方法，以及設計出合適的結構和工藝程序來確保成品率。目前相關的研究在文獻資料中很少提及，但是這些問題在接下來幾年將變得十分重要。

3.4 封裝與外圍技術

針對硅基光子的特點與應用需求，硅基光子芯片的封裝技術是關鍵性的支撐技術。雖然已有的集成光學芯片的光學耦合封裝技術可以提供一定的支持，但是針對硅基光子成本特點而建立的高效率光學耦合封裝依然極為重要。硅基光子芯片可以采用傳統(tǒng)類型的單模封裝，也可以是具有特點的表面光柵耦合。針對前者，人們已經(jīng)初步建立了模斑轉(zhuǎn)換結構與工藝過程，耦合損耗可以控制到1 dB每端面，甚至更低；而后者的表面光柵耦合一方面提供了制作過程在線檢測的可能，也為大規(guī)模表面光學耦合封裝提供了可能。當然，除了光學耦合外，硅基光子芯片往往還需要高速電學接口封裝。這也就意味著，硅基光子芯片是需要同時考慮光學與電學接口封裝的，這對芯片的設計提出了要求。有意思的是，目前來看，這些光學與電學接口往往占據(jù)了整個芯片的大量面積。這需要我們有更多技術來進一步提升輸入輸出的接口，無論是光學，還是電學。

硅基光子的應用決定了芯片外圍必然要面對電-光和光-電轉(zhuǎn)換，而且這種轉(zhuǎn)換過程往往還要求是高速、低噪聲的。所以高速多位數(shù)的模/數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換、串/并和并/串轉(zhuǎn)換等集成電路芯片，高速、低噪聲的跨阻放大器芯片等的應用是必須的，并且應該盡可能向硅基光子芯片靠攏，人們甚至希望能夠?qū)⑦@些電路與光路單片集成。由于器件結構和工藝特點上的差異，這種光與電的單片集成是否一定具有優(yōu)勢，最終會由市場來決定。此外，為保證硅基光子芯片的穩(wěn)定應用，還需采用硅基光子芯片的在線監(jiān)測技術和溫控技術。

對于上述技術，人們都已經(jīng)意識到其是必不可少的，正在利用聯(lián)合設計的思路，努力研發(fā)并提出各種解決方案。

3.5 硅基光子技術的延伸

硅基光子學的發(fā)展也促進了許多基礎科學的發(fā)展。基于硅基光子，結合新材料（聚合物、石墨烯、量子點等），可以實現(xiàn)更多的光學功能器件。就像超大規(guī)模集成電路被證實是科學與工程學上的一項有利技術一樣，隨著未來硅基光子工藝的開放，光子學將使硅成為探索基礎材料科學和物理學的重要平臺。與此同時，這將為更多功能和更大規(guī)模的硅基光子集成提供技術支持。在硅基光波導中，光場較高的場密度和較低的損耗已經(jīng)推動了光力學和量子光學的發(fā)展，研究人員正在開展相當數(shù)量的量子光學[14]和低溫物理學[15]方面的研究。此外，由于硅基光子回路具有快速實現(xiàn)新類型的開關和收發(fā)器的能力，它也是網(wǎng)絡建模工作的理想試驗平臺[16]。endprint

4 結束語

硅基光子學以其獨特的優(yōu)勢成為當下研究的熱點，結合CMOS工藝，硅基光子的發(fā)展趨勢將是更高的速率、更低的功耗以及更高的集成度，并向著產(chǎn)業(yè)化推進。文章介紹了硅基光子學發(fā)展的歷程、技術挑戰(zhàn)和發(fā)展機遇等若干思考，目前中國的硅基光子經(jīng)過多年的發(fā)展，在器件與集成領域已經(jīng)取得較大的進展，并且具備了良好的科研隊伍和條件。大力發(fā)展硅基光子，促使中國在世界上處于領先地位意義重大！

參考文獻

[1] SOREF R A， LORENZO J P. Single-Crystal Silicon： A New Material for 1.3 and 1.6 um Integrated-Optical Components[J]. Electronics Letters， 1985， 21（21）： 953-954. DOI： 10.1049/el：19850673

[2] CONWAY L. Reminiscences of the VLSI Revolution： How A Series of Failures Triggered A Paradigm Shift in Digital Design[J]. IEEE Solid-State Circuits Magazine， 2012， 4（4）： 8-31. DOI： 10.1109/MSSC.2012.2215752

[3] MEKIS A， GLOECKNER S， MASINI G， et al. A Grating-Coupler-Enabled CMOS Photonics Platform[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics， 2011， 17（3）： 597-608. DOI： 10.1109/JSTQE.2010.2086049

[4] CHROSTOWSKI L， HOCHBERG M. Silicon Photonics Design： from Devices to Systems[M]. Cambridge： Cambridge University Press， 2015

[5] HOCHBERG M， HARRIS N C， DING R， et al. Silicon Photonics： The Next Fabless Semiconductor Industry[J]. IEEE Solid-State Circuits Magazine， 2013， 5（1）： 48-58. DOI： 10.1109/MSSC.2012.2232791

[6] IQBAL M， GLEESON M A， SPAUGH B， et al. Label-Free Biosensor Arrays Based on Silicon Ring Resonators and High-Speed Optical Scanning Instrumentation[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics， 2010， 16（3）： 654-661. DOI： 10.1109/JSTQE.2009.2032510

[7] HAFEZI M， MITTAL S， FAN J， et al. Imaging Topological Edge States in Silicon Photonics[J]. Nature Photonics， 2013， 7（12）： 1001-1005. DOI： 10.1364/CLEO_SI.2014.STu2M.2

[8] BURLA M， CORTES L R， LI M， et al. Integrated Waveguide Bragg Gratings for Microwave Photonics Signal Processing[J]. Optics Express， 2013， 21（21）： 25120-25147. DOI： 10.1364/OE.21.025120

[9] SUN J， TIMURDOGAN E， YAACOBI A， et al. Large-Scale Nanophotonic Phased Array[J]. Nature， 2013， 493（7431）： 195-199. DOI： 10.1038/nature11727

[10] WATTS M R， ZORTMAN W A， TROTTER D C， et al. Low-Voltage， Compact， Depletion-Mode， Silicon Mach-Zehnder Modulator[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics， 2010， 16（1）： 159-164. DOI： 10.1109/JSTQE.2009.2035059

[11] LI G， YAO J， THACKER H， et al. Ultralow-Loss， High-Density SOI Optical Waveguide Routing for Macrochip Interconnects[J]. Optics Express， 2012， 20（11）： 12035-12039. DOI：10.1364/OE.20.012035

[12] BAUTERS J F， DAVENPORT M L， HECK M J R， et al. Silicon on Ultra-Low-Loss Waveguide Photonic Integration Platform[J]. Optics Express， 2013， 21（1）： 544-555. DOI： 10.1364/OE.21.000544

[13] LUMERICAL. INTERCONNECT - Photonic Integrated Circuit Design Tool[EB/OL]. （2014-04-14） [2017-06-30]. http：//www.lumerical.com/tcad-products/interconnect/

[14] HARRIS N C， GRASSANI D， SIMBULA A， et al. An Integrated Source of Spectrally Filtered Correlated Photons for Large-Scale Quantum Photonic Systems[J]. Physical Review X， 2014， 4（4）： 041047-041055. DOI： 10.1103/PhysRevX.4.041047

[15] AKHLAGHI M K， SCHELEW E， YOUNG J F. Waveguide Integrated Superconducting Single-Photon Detectors Implemented as Near-Perfect Absorbers of Coherent Radiation[J]. Nature communications， 2015， 6：8233. DOI： 10.1038/ncomms9233.

[16] SHACHAM A， BERGMAN K， CARLOLI L P. Photonic Networks-on-Chip for Future Generations of Chip Multiprocessors[J]. IEEE Transactions on Computers， 2008， 57（9）： 1246-1260. DOI： 10.1109/TC.2008.78endprint