你知道什麼是矽光子嗎？
陽明交通大學光電工程學系 張祐嘉助理教授
● 你知道什麼是矽光子嗎？
想必大家都聽過積體電路，也就是IC吧 。IC是把很複雜的電路微縮起來，變成一片小小的晶片，例如一片小小的電腦CPU晶片，就可以微縮超過上億個電晶體在其中喔，所以可以做出各種複雜的運算功能。
那矽光子呢？矽光子是一種積體「光」路，就是把光路微縮起來，變成一片小小的光IC晶片。如果你在顯微鏡下觀看一片矽光子晶片，你會看到很多複雜的線路。這些不是電線喔，而是一種可以導光的線路，叫作光波導。光就在這些光波導的線路中傳來傳去。
● 為什麼要用光呢？
積體「電」路和積體「光」路各有擅場。電子適合做運算，例如你的電腦CPU晶片能幫你做大量的邏輯運算。光適合傳輸訊號，例如光纖就是現在網際網路的骨幹，比起電線能傳輸更快更多的資料。光也比電更適合做感測、影像等用途。
圖一、(a) 矽光子光路之示意圖，其中紫色的線路就是光波導。(b) 矽光子光學雷達的照片。
● 矽光子晶片有什麼用途呢？
一片晶片就可以包含很複雜的光路，可以把原本很龐大的光學系統，變成像指尖那麼大。例如有一種叫做光學收發器(Optical transceiver) 的晶片，可以用來把電訊號和光訊號之間互相轉換，現在就大量使用在數據中心中。矽光子晶片還用於光學雷達 (LiDAR, 也有人稱光達) 、生醫感測、量子光學、人工智慧等等需要複雜光路的地方。
● 矽光子晶片還有什麼優點呢？
除了把龐大的光學系統微縮成小小的晶片，矽光子晶片還有很多優點喔！由於矽光子晶片的製造方式和積體電路是一樣的，製造技術非常成熟，可以用很便宜的價格量產大量的晶片，而且性能比傳統光學系統更可靠。因為晶片中可以用大量的元件組成複雜光路，比傳統光學系統更能執行繁複的功能喔！