撰稿人：潘时龙（南京航空航天大学）、李王哲（中科院空天信息创新研究院）

1.      专题简介：

本专题面向集成微波光子器件与芯片，兼顾微波光子系统集成化过程中遇到的工程技术问题以及前沿科研热点，围绕器件封装与测试、信号产生、信号处理、信号探测等方面的关键技术和底层工作原理开展探讨。

本专题共包含8个来自高校、科研院所和工业界的特邀报告以及1篇会议投稿，报告内容涵盖微波光子信号产生、处理、探测以及器件测试、芯片封装等多方面，其中，44所孙力军研究员和信及公司李冰博士从工程技术的角度探讨集成微波光子封装与测试面临的紧迫问题，并提出了相应的解决方案；华科董建绩教授、暨南大学张杰君教授和北理工张伟锋教授分享了各自在集成微波光子处理器方面的工作，展示了基于可重构硅光芯片和基于非厄密系统的信号处理成果；南航李昂教授的报告侧重于微波光子信号探测与分析，采用波分复用型频谱分析技术，实现了高性能近红外光谱分析芯片和实时微波频谱分析芯片；重庆大学韦玮教授展示了基于石墨烯材料的高性能中红外传感器、红外探测器、高速调制器等；北邮桂丽丽教授则提出采用新型材料和物理效应实现高性能集成微波光子器件的思路，并介绍了基于超构表面的一系列微波光子传感器件和信号处理器件等。

2.      主要观点：

1)      到会专家一致认为微波光子已全面迈进集成化，一大批高性能功能器件或芯片已经问世，比如超10GHz调节范围的可调微波光子滤波器、超低相噪可调集成光电振荡器（<100dBc/Hz@10kHz）、10ns级可调集成延迟器、125GHz集成脉冲整形器、多种可编程微波光子信号处理器等。但这些芯片要走向应用仍面临较多的工程问题，如热光效应功耗太大(Pπ

2)      针对上述部分问题，目前已探索出一些新型解决方案，如采用PT对称结构可缩短加热器与波导距离，从而实现低功耗（mW量级）、高速（亚微妙级）热调；采用铌酸锂与硅基混合集成高速调制器，可大幅降低插入损耗并提升带宽至100GHz以上；采用等离子高速调制器结构可提高调制效率若干个数量级至1V·um；

3)      目前集成微波光子应用场景仍集中于国防军工领域，缺少在民口方向的规模应用；

4)      多位老师的工作均采用硅基光子芯片实现集成微波光子器件或系统，体现了硅光在集成微波光子领域的良好前景。但不足之处在于缺少低相噪片上激光器（RIN<145dBc/Hz）、低功耗器件高速调控机理（Pπ<1mW、响应速度<100ns）等；

5)      新型材料与硅光平台的结合（如二维材料、相变材料、铌酸锂）在集成微波光子系统中具有重要科学意义和应用前景，但规模化、低成本加工仍面临较大问题。

3.      发展建议：

本次专题探讨了集成微波光子技术的科研热点以及工程技术方面的问题和解决路径。集成微波光子学在功能器件开发上已取得全面进展，实现了超10GHz调节范围的微波光子滤波器、125GHz带宽的集成脉冲整形器、10ns级调谐速度的可调集成延迟器、多种可编程微波光子信号处理器等。

不足之处在于：学术研究与工程难题未能协同，针对工程技术难题开展的研究仍然不足（如如何大幅降低硅光器件热调功耗与响应时间、大幅降低电光调制器半波电压、插入损耗等）；对新材料、新物理、新理论等方面的基础研究仍需加强。

在产业应用方面，目前集成微波光子仍主要面向国防、军工等应用，在民口方面的应用仍需探索，一部分原因及工程技术难题未能在科研阶段得到充分关注和解决，比如过高的功耗极大的限制了集成微波光子器件和系统的应用场景，动辄几十瓦甚至上百瓦的热光调制功耗在某些领域已被“宣判死刑”。