我们需要下一代光子学的智能组合

光子学和无线电信号共同作用于高速移动数据通信，如5G通信。同时，“集成微波光子学”的应用也远远超出了电信。这种进步往往来自于你一开始不会想到的方向。例如，特温特大学的研究员大卫·马邦（DavidMarpaung，Mesa+Institute）研究光波和声波的结合，使他能够设计出高质量的滤波器。在《自然光子学》的一篇综述文章中，他给出了光子芯片下一阶段的展望，例如在大脑激发的“神经形态”光学计算中。

很快，一种单一类型的光子芯片——一种处理光而不是电子的芯片——就不能自己完成这项工作了，这是大卫·马潘的期望。趋势是：找到材料和工具的智能组合，然后集成微波光子学就可以真正发挥作用。他自己的研究是关于光、射频和声波的结合。光子芯片将无线电信号转换成工作频率更高的光。这样，移动无线通信的两个基站之间就可以建立快速的光链路。然而，在无线电频率下，选择拥挤的无线电波段的特定部分是非常精确的滤波。一旦无线电信号转换成光，滤波就变得更加复杂，因为光实际上传播得太快。在那里，声波进来了：它们能够减缓光的速度，因此滤波器可以在光学领域设计，这是充分的选择。这被称为“受激布里渊散射”，为此马尔邦获得了荷兰nwo-vidi研究基金。

DavidMarpaung预测，在光子学集成中，几种材料和工具将结合在一起以获得最佳效果。

多种材料

这篇文章是大卫·马邦与渥太华大学的姚建平和瓦伦西亚大学的何塞·坎帕尼共同撰写的，它对未来有着广阔的视野，并呼吁寻找创造性的组合。目前，光子学的三种主要材料是氮化硅、磷化铟和绝缘体上的硅，每种材料都有其独特的优点。未来是关于采用材料和技术组合的“混合系统”：最近的UT工作已经显示出集成了光子学和CMOS电子技术，这具有成熟和大规模生产技术的优势。解决方案也来自微观力学。与其用几个激光器来制作一个光子芯片，消耗大量的空间和能量，一个梳状结构的“微谐振器”可以做到这一点。

可重构

由于这些发展，在其中几个学科的结合，微波光子学可以发展到超越其起源电信和信号处理。利用基本的光子学元件，如“马赫-森德干涉仪”，可以对光进行逻辑运算，现在可以开发出非常灵活的光子处理器，可以重新配置用于特定的应用。Marpaung目前与Twente大学的子公司Lionix一起开发这种先进技术。特文特大学有一个从事光子学研究的研究小组，叫做应用纳米光子学，是MESA+研究所的一部分。

穗状花序

新的应用领域包括光学量子计算和受大脑启发的“神经形态”计算：我们能把我们大脑中的“尖峰”神经元“发射”转换成光子处理器，从而模仿我们大脑的工作方式吗？同样，技术和材料的结合将是成功的关键。