InP集成光電芯片采用半導(dǎo)體工藝，可將各類有源和無源元件（例如將激光器、光放大器、電光相位調(diào)制器、光探測器、波導(dǎo)、AWG、MMI等）單片集成在微小芯片中。該芯片能耗低、體積小、穩(wěn)定性高，設(shè)計(jì)者可具有較大設(shè)計(jì)靈活性和創(chuàng)造性，適用大規(guī)模生產(chǎn)，而且批量生產(chǎn)后，可極大降低成本。

InP集成光電芯片在數(shù)據(jù)中心(Data Center)中的應(yīng)用
光交換(optical switch)作為數(shù)據(jù)中心的重要部分，憑借著其寬帶寬、能耗低、透明以及低成本，有望徹底提升數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)性能。采用分立光開關(guān)器件實(shí)現(xiàn)光交換的方式在損耗、體積、功耗和穩(wěn)定性等方面存在諸多問題，而片上集成光電技術(shù)，可以大幅降低能耗和體積，具備商業(yè)化應(yīng)用前景。InP集成光電芯片具有良好線性電光效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)更快的電光調(diào)制，可實(shí)現(xiàn)更高的開關(guān)速度。InP集成光電芯片采用直接帶隙材料，片上可集成有源器件，因而可在片上使用光放大器補(bǔ)償損耗。例如采用MZI、微環(huán)諧振器或AWG結(jié)構(gòu)，并使用光放大器補(bǔ)償損耗或波長變換，實(shí)現(xiàn)低損耗和納秒級開關(guān)芯片。
[1]M. Ding et al., “Hybrid MZI-SOA InGaAs/InP Photonic Integrated Switches”, IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 24, Article Number: 3600108 (2017)
[2]R. Stabile et al., “4×4 InP Switch Matrix With Electro-Optically Actuated Higher Order Micro-Ring Resonators”, IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 28, pp.2874-2877 (2016)
[3]S. Nicholes et al., “An 8×8 InP Monolithic Tunable Optical Router (MOTOR) Packet Forwarding Chip”, J.Lightwave Technology, Vol. 28, pp. 641-650 (2010)

InP集成光電芯片在激光雷達(dá)(Lidar)中的應(yīng)用
隨著汽車和無人機(jī)中自動駕駛或輔助駕駛需求發(fā)展，市場對于低成本、小型化、高速中距激光雷達(dá)需求愈加旺盛，而傳統(tǒng)雷達(dá)體積大、費(fèi)用高無法滿足現(xiàn)有需求。InP集成光電芯片可單片集成有源和無源器件，實(shí)現(xiàn)例如脈沖激光、頻率調(diào)制激光、光學(xué)相控陣單片和光探測器集成，并極大降低器件尺寸和重量。該芯片可單片集成對肉眼安全的波長1.5um光源。由于采用單片集成技術(shù)，避免由于激光器與光學(xué)相控陣封裝而產(chǎn)生的系統(tǒng)不穩(wěn)定性，適合極端條件下運(yùn)行。此外，非單片集成器件需要有源芯片和無源芯片的耦合封裝，成本高，較難實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，而采用半導(dǎo)體工藝的單片集成技術(shù)無需耦合封裝，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模批量生產(chǎn)。
[4]B. Isaac et al., “Indium Phosphide Photonic Integrated Circuit Transceiver for FMCW LiDAR”, IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 25, Article Number: 8000107 (2019)

InP集成光電芯片在光纖傳感(Fiber Sensing)中的應(yīng)用
光纖傳感，實(shí)現(xiàn)對外界信號（被測量）的感知和傳輸兩種功能，已廣泛應(yīng)用到建筑、航天航空、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。光纖傳感器一般由光源、光纖和光探測器組成，InP集成光電芯片可集成有源器件如光探測器和激光器，可將光探測器和光源實(shí)現(xiàn)片上集成。使用該光電集成技術(shù)，可極大降低系統(tǒng)體積、重量和能耗，非常適合對于器件重量和體積有嚴(yán)格要求的應(yīng)用場景，例如航天航空、交通運(yùn)輸和無人機(jī)中。此外，InP集成光電芯片上也可集成其它器件例如陣列波導(dǎo)光柵、相位調(diào)制器、波導(dǎo)、光放大器等，可實(shí)現(xiàn)更多功能。
[5]A. Ka?mierczak et al., “PIC-based readout units for FBG sensors interrogation”, URSI (2018)

InP集成光電芯片在氣體傳感(Gas Sensing)中的應(yīng)用
氣體傳感器是一種將氣體的成份、濃度等信息轉(zhuǎn)換成可識別的信息的裝置，在危險氣體探測領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，作為物聯(lián)網(wǎng)最核心和最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，是各種信息和人工智能的橋梁。基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜的傳統(tǒng)氣體傳感器具有高靈敏度、極佳的氣體選擇能力、非接觸測量以及快速響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著成本高、體積大等缺點(diǎn)。InP集成光電芯片可單片集成可調(diào)激光器和光探測器，工作波長在1500-1600nm波長范圍內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)單片集成所有傳統(tǒng)氣體探測器的核心光電元件，同時InP集成光電芯片可與空芯光纖耦合，獲得更加穩(wěn)定的性能。此外，由于芯片本身體積小和能耗低，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備便攜化，且芯片生產(chǎn)工藝本身較容易實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，可極大降低成本。
[6]A. H?nsel et al., “Opportunities for photonic integrated circuits in optical gas sensors”, JPhys Photonics, Vol. 2, Article Number: 1 (2020)

InP集成光電芯片在微波光子(Microwave Photonics)中的應(yīng)用
隨著半導(dǎo)體激光器、光電調(diào)制器、光探測器、光放大器等光學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，作為電子學(xué)與光學(xué)的交叉學(xué)科微波光子學(xué)得到了極大地發(fā)展。InP集成光電芯片可集成各類有源無源器件，可單片實(shí)現(xiàn)集成微波光子芯片處理器。該處理器包括各種光學(xué)和電子輸入輸出接口，實(shí)現(xiàn)包括微波濾波(microwave filter)，發(fā)射(transmitter)，接受(receiver)，光電振蕩(optoelectronic oscillator)和延遲線（delay line）等功能。InP集成光電芯片采用半導(dǎo)體工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)單片集成，體積小，重量輕，能耗低，避免使用分立元件組裝而產(chǎn)生的系統(tǒng)不穩(wěn)定性，并且適用于大規(guī)模批量生產(chǎn)。
[7]Peter L. T?nning, et al., “High-Power Microwave Generation Through Distributed Optical Amplification Into a Photodiode Array on an Open Indium Phosphide Platform”, J.Lightwave Technology, Vol. 38, pp. 5526-5535 (2020)
[8]D. Melati, et al., “Wideband Integrated Optical Delay Line Based on a Continuously Tunable Mach–Zehnder Interferometer”, J.Physics Photonics, Vol. 24, Article Number: 4400108 (2017)

InP集成光電芯片在空間通信(Satellite Communication)中的應(yīng)用
空間通信已廣泛應(yīng)用于各種衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)，例如各種載人飛船、航天站、航天飛機(jī)，各種行星、月球和星際探測器，以及各種航天測控通信網(wǎng)等。InP集成光電芯片具有單片集成各種光學(xué)或光電元件的特點(diǎn)，因此可在片上實(shí)現(xiàn)空間通信系統(tǒng)的部分模塊，例如微波震源(microwave oscillator)，微波發(fā)生器(microwave generator)、變頻(conversion)、濾波(filtering)、路由(routing)、光束成形(beamforming)、波控(beamsteering)和光互連器件(optical interconnect)等。分立光電元件較難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)，低穩(wěn)定性，體積大，重量大，能耗高，而采用片上集成技術(shù)可較容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模復(fù)雜光電系統(tǒng)，高穩(wěn)定性，體積小，重量輕，能耗低，可適用于大規(guī)模批量生產(chǎn)。
[9]H. Zhao, et al., Indium Phosphide Photonic Integrated Circuits for Free Space Optical Links, IEEE, Vol. 24, Article Number: 6101806 (2018)
[10]A. Bozovich, Photonic Integrated Circuits (PICs) for Next Generation Space Applications, NASA, 2020 Electronics Technology Workshop (ETW)

InP集成光電芯片在量子科技(Quantum Technology)中的應(yīng)用
量子力學(xué)是人類探究微觀世界的重大成果，對傳統(tǒng)技術(shù)體系產(chǎn)生沖擊、進(jìn)行重構(gòu)的重大顛覆性技術(shù)創(chuàng)新，將引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革方向。InP集成光電芯片由于可以單片集成有源器件（例如激光器和調(diào)制器），因而可應(yīng)用于Quantum Key Distribution中發(fā)射器。此外，Quantum Random Number Generators也可通過InP集成光電芯片實(shí)現(xiàn)，而且由于InP集成光電芯片的高集成性，可極大縮小器件尺寸，降低設(shè)計(jì)復(fù)雜性，便于規(guī)模化生產(chǎn)。
[11]P. Sibson, et al., “Chip-based quantum key distribution”, Nature Communications, Vol.8, Article number: 13984 (2017)
[12]C. Abellan et. al., “Quantum entropy source on an InP photonic integrated circuit for random number generation,” Optica, Vol. 3, 989-994 (2016)

InP集成光電芯片在光陀螺(Optical Gyroscope)中的應(yīng)用
光陀螺現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于軍機(jī)、民航飛機(jī)、船只、空間飛行等慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，對國防和其它高科技的發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略意義。相比傳統(tǒng)陀螺儀，光陀螺儀尺寸小、能耗低、性能高和穩(wěn)定性高。目前光陀螺儀分為環(huán)式激光陀螺儀（Ring Laser Gyroscopes）和光纖陀螺儀（Fiber-Optic Gyroscope），主要結(jié)構(gòu)包括光源、光學(xué)元件和光探測器。InP集成光電芯片可單片集成激光器、探測器、電光調(diào)制器和其它無源光學(xué)元件，因而可以片上實(shí)現(xiàn)環(huán)式激光陀螺儀所有或部分元件，進(jìn)一步縮小陀螺儀的尺寸和降低能耗，同時保證高性能和高穩(wěn)定性。相比采用分立器件方式，使用片上集成技術(shù)可極大降低封裝導(dǎo)致器件失效和不穩(wěn)定性，同時采用半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)的光電芯片較容易實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，可極大降低成本。
[13]C. Ciminelli et al., “High performance InP ring resonator for new generation monolithically integrated optical gyroscopes”, OSA, Vol. 21, pp. 556-564 (2013)
[14]C. Ciminelli et al., “A High-Q InP Resonant Angular Velocity Sensor for a Monolithically Integrated Optical Gyroscope”, OSA, Vol. 8, Article Number: 6800418 (2016)

InP集成光電芯片在光學(xué)相干斷層成像(Optical Coherence Tomography)中的應(yīng)用
相比超聲成像，光學(xué)相干斷層成像(OCT)采用波長更小的光波可實(shí)現(xiàn)更高的分辨率，近年來受到廣泛的關(guān)注。InP集成光電芯片可集成有源器件，例如光探測器，該探測器具有比CCD更快的速度。InP材料體系具有較高電光調(diào)制性能，可達(dá)到幾十GHz頻率，可極大提高OCT掃描速度。同時，由于片上集成，可縮減系統(tǒng)體積、重量和能耗，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備便攜化。
[15]R. Pajkovi? et al., “Tuning of a widely tunable monolithically integrated InP laser for optical coherence tomography”, SPIE OPTO (2019)