科技行業渴望創新。由新冠疫情驅動的“在家辦公”現象激增，從而引發數據瓶頸的出現，現已對光電子和半導體行業提出挑戰，要求其為各垂直領域的苛刻客戶找到優質解決方案。

在以光速傳輸數據的世界中，全球市場對光子技術的關注自然在不斷增長。光子技術是一門將電子學與光學相結合的技術，有望為滿足社會的數字化發展而提供所需性能。憑借激光器性能更加可靠，新型光子技術解決方案能夠以前所未有的速度處理光子，幫助器件制造商解鎖更廣泛的應用，并為新一代產品做好準備。

光子技術將能承載更快的下載速度、質量更高的流媒體、更精確的數字數據收集以及技術的快速發展，這些技術將原本只存在于科幻小說的創新變成現實。這些應用將是工程師們多年努力的成果，工程師們致力于將高度復雜的科學應用于實踐。據麥姆斯咨詢報道，光子技術近年來在商業應用方面取得了長足發展，因此在2022年，光子技術將成為滿足該行業需求的關鍵技術。

下面將剖析有望在未來一年中獲得更多關注的光子技術四大應用趨勢：

應用趨勢一：人工智能（AI）

一提到人工智能，人們最容易聯想到的便是機器人。但人工智能的實際用例往往遠達不到跳舞機器人那么引人注目。人工智能是機器學習工具的關鍵要素，而機器學習則能夠大幅改善網絡安全、圖像識別軟件、在線購物體驗以及任何通過數字化完成的其他應用。

2022年值得關注的領域之一便是可穿戴市場，特別是醫用設備。據市場調研機構預測，今年可穿戴市場規模將突破600億美元；預計至2025年，其市場規模有望增長至1380億美元。

智能手表、眼鏡、健康監視器等智能設備正在成為人們日常生活中必不可少的一部分，就如同電視和家用電器一樣。人們依靠這些智能設備來確保自己每日最低步數達標，每日攝入卡路里不超過期望值，并限制盯著屏幕的時間。

即將出現的解決方案將使這些設備變得更加智能。需要重點研究的兩個領域包括用于移動設備的芯片級集成光譜儀（光譜儀是測量和分析光強變化的儀器），以及機器人手術應用需要的微型3D傳感和成像解決方案。

為了迎接即將到來的人工智能革命，企業領導人應該已經開始思考如何利用更智能的軟件和機器來提高運營效率。

應用趨勢二：激光雷達

自動駕駛的實現主要取決于激光雷達（LiDAR），激光雷達是“光探測和測距（Light Detection and Ranging）”的縮寫。工程師使用激光雷達來創建3D視覺圖像。激光雷達通常包括光源（如VCSEL、EEL等激光器）、光束操縱器件（如MEMS微鏡、棱鏡）以及探測器（如APD、SPAD、SiPM）。激光雷達創建的3D圖像可幫助企業實現虛擬與現實之間的顛覆性應用。

在汽車行業，激光雷達的測繪解決方案可以幫助汽車了解周圍的情況。目前，計算機化車輛收集的視覺圖像可以幫助汽車制造商實現更先進的駕駛輔助功能，例如在沒有駕駛員協助的情況下完成自動泊車或通過陡坡。但想要實現完全自動駕駛，則需集成激光雷達進一步發展。

在自動駕駛汽車和可靠3D地圖的需求的推動下，預計到2027年，激光雷達市場規模將達到70億美元。雖然，自動駕駛汽車是激光雷達技術最耳熟能詳的應用，但其實激光雷達也應用于消費電子、醫療保健、國防、航空航天以及城市規劃等領域。光子技術方面的成就將加速激光雷達的發展潛力，而制造業的需求也將繼續推動未來激光雷達的采用。

應用趨勢三：芯片制造的“投資熱”

據路透社報道，“芯片投資熱潮才剛剛開始”。芯片制造行業最大的幾家公司近日宣布將在多地區進行重大投資，從而滿足客戶需求并避免下一次全球性芯片短缺。2021年芯片制造行業的支出是創紀錄的，據估計，全球芯片制造商全年資本支出高達1460億美元。

升溫的不僅僅在私人投資領域。《芯片法案（CHIPS Act）》將為美國芯片制造業注入520億美元資金。這樣的投資旨在保護美國利益，并恢復美國失去的部分芯片制造能力。

應用趨勢四：更高速的直接調制激光器

激光發光一致性是光子技術成功的關鍵。光電子行業已成功利用直接調制激光器（DML）實現提供100G和200G的性能。將性能提升到400G甚至更高是極具挑戰的，但也是夢寐以求的愿望。

業界希望讓直接調制激光器以更高速度運行的原因主要在于與現有架構的兼容性。如果一款基礎產品（比如光學引擎）可以讓客戶替換激光器以獲得理想的速度，這樣就能顯著降低其成本和組裝時間。

根據內部研究結果顯示，通過將光學器件與電子技術混合集成在單一芯片上，可為100G和200G收發器節省高達40%的成本。400G速度下穩定、可擴展的直接調制激光器性能就意味著，速度提升到800G以及共封裝光學器件（co-packaged optics）可實現同樣的成本節約和組裝效率，這項技術能夠將光子技術的創新推向新高度。

利用高性能波導幫助激光器通過狹窄通道的技術實現突破，預計將在2022年實現量產。這些直接調制激光器的“倒裝芯片（flip-chip）”封裝方式促成了完全集成的光學引擎，比現有解決方案的尺寸要小得多。一旦這些100G和200G產品進入市場，器件制造商和數據中心客戶將立即發現其商業應用性能可大幅改善。一款支持400G直接調制激光器的產品可能將在今年上市，它將如同“彈弓”一樣推動著多個領域的創新。

隨著光子技術在生活中扮演著越來越重要的角色，圍繞該行業的熱情也隨之高漲。2022年，光子技術將產生前所未有的商業影響，并且預示著在未來幾年將突飛猛進。

審核編輯 ：李倩