如果按功能分，晶体有20 种之多,如半导体晶体、磁光晶体、激光晶体、电光晶体、声光晶体、非线性光学晶体、压电晶体、热释电晶体、铁电晶体、闪烁晶体、绝缘晶体、敏感晶体、光色晶体、超导晶体以及多功能晶体等。
如果按着晶格结构分，又可以分成氯化钠结构，闪锌矿结构，纤维锌矿结构，金刚石结构~~等等~~
下面有篇文章，读读挺有意思的（是中科院一位博士写的科普类文章），我认为你读完后能很好的解决你的问题。真心的希望能够帮助你！：
晶体学和晶体材料研究的进展2006-09-13 12:51 随着计算机技术和激光技术的发展, 人类已经走进了崭新的光电子时代而实现这一巨大变化的物质基础不是别的, 正是硅单晶和激光晶体。可以断言, 晶体材料的进一步发展, 必将谱写出人类科技文明的新篇章。
一、人类对晶体的认识过程及有关晶体的概念
1. 人类对晶体的认识过程
什么是晶体? 从古至今, 人类一直在孜孜不倦地探索着这个问题。早在石器时代, 人们便发现了各种外形规则的石头, 并把它们做成工具, 从而揭开了探求晶体本质的序幕。之后,经过长期观察,人们发现晶体最显著的特点就是具有规则的外形。1669 年, 意大利科学家斯丹诺(Nicolaus Steno) 发现了晶面角守恒定律, 指出在同一物质的晶体中,相应晶面之间的夹角是恒定不变的。接着,法国科学家阿羽依(Rene Just Haüy) 于1784 年提出了著名的晶胞学说, 使人类对晶体的认识迈出了一大步。根据这一学说,晶胞是构成晶体的最小单位,晶体是由大量晶胞堆积而成的。1885 年, 这一学说被该国科学家布喇菲(A.Bravais) 发展成空间点阵学说, 认为组成晶体的原子、分子或离子是按一定的规则排列的, 这种排列形成一定形式的空间点阵结构。1912 年, 德国科学家劳厄(Max van Laue) 对晶体进行了X射线衍射实验, 首次证实了这一学说的正确性, 并因此获得了诺贝尔物理奖。
2. 晶体的概念
具有空间点阵结构的物体就是晶体, 空间点阵结构共有14 种。例如, 食盐的主要成份氯化钠(NaCl) 具有面心立方结构, 是一种常见的晶体。此外, 许多金属(如钨、钼、钠、常温下的铁等) 都具有体心立方结构, 因而都属于晶体。值得注意的是, 在晶体中, 晶莹透明的有很多, 但是, 并不是所有透明的固体都是晶体, 如玻璃就不是晶体。这是因为, 组成玻璃的质点只是在一个原子附近的范围内作有规则的排列, 而在整个玻璃中并没有形成空间点阵结构。
3. 天然晶体与人工晶体
晶体分成天然晶体和人工晶体。千百年来, 自然界中形成了许多美丽的晶体, 如红宝石、蓝宝石、祖母绿等,这些晶体叫做天然晶体。然而,由于天然晶体出产稀少、价格昂贵,从19世纪末, 人们开始探索各种方法来生长晶体, 这种由人工方法生长出来的晶体叫人工晶体。到目前为止, 人们已发明了几十种晶体生长方法, 如提拉法、浮区法、焰熔法、坩埚下降法、助熔剂法、水热法、降温法、再结晶法等。利用这些方法,人们不仅能生长出自然界中已有的晶体, 还能制造出自然界中没有的晶体。从红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫到各种混合颜色, 这些人工晶体五彩纷呈, 有的甚至比天然晶体还美丽。
4. 晶体的共性
由于具有周期性的空间点阵结构, 晶体具有下列共同性质: 均一性, 即晶体不同部位的宏观性质相同各向异性, 即晶体在不同方向上具有不同的物理性质自限性, 即晶体能自发地形成规则的几何外形对称性, 即晶体在某些特定方向上的物理化学性质完全相同具有固定熔点内能最小。
5. 晶体学
除了对晶体的结构、生长和一般性质的研究, 人们还探索了有关晶体的其它问题, 从而形成了晶体学这门学科。其主要研究内容包括5 个部分: 晶体生长、晶体的几何结构、晶体结构分析、晶体化学及晶体物理。其中, 晶体生长是研究人工培育晶体的方法和规律, 是晶体学研究的重要基础晶体的几何结构是研究晶体外形的几何理论及内部质点的排列规律, 属于晶体学研究的经典理论部分, 但是, 近年来5 次等旋转对称性的发现, 对这一经典理论提出了挑战晶体结构分析是收集大量与晶体结构有关的衍射数据、探明具体晶体结构及X射线结构分析方法的晶体化学主要研究化学成分与晶体结构及性质之间的关系晶体物理则是研究晶体的物理性质, 如光学性质、电学性质、磁学性质、力学性质、声学性质和热学性质等。
二、晶体的性能、应用及进展
一位物理学家说过: “晶体是晶体生长工作者送给物理学家的最好的礼物。”这是因为,当物质以晶体状态存在时, 它将表现出其它物质状态所没有的优异的物理性能, 因而是人类研究固态物质的结构和性能的重要基础。此外, 由于能够实现电、磁、光、声和力的相互作用和转换, 晶体还是电子器件、半导体器件、固体激光器件及各种光学仪器等工业的重要材料, 被广泛地应用于通信、摄影、宇航、医学、地质学、气象学、建筑学、军事技术等领域。
按功能来分,晶体有20 种之多,如半导体晶体、磁光晶体、激光晶体、电光晶体、声光晶体、非线性
光学晶体、压电晶体、热释电晶体、铁电晶体、闪烁晶体、绝缘晶体、敏感晶体、光色晶体、超导晶体以及多功能晶体等。以下简单介绍其中重要的几种。
1. 半导体晶体
半导体晶体是半导体工业的主要基础材料, 从应用的广泛性和重要性来看, 它在晶体中占有头等重要的地位。半导体晶体是从20 世纪50 年代开始发展起来的。第一代半导体晶体是锗( Ge) 单晶和硅单晶
(Si) 。由它们制成的各种二极管、三极管、场效应管、可控硅及大功率管等器件, 在无线电子工业上有着 极其广泛的用途。它们的发展使得集成电路从只包括十几个单元电路飞速发展到含有成千上万个元件的超大规模集成电路, 从而极大地促进了电子产品的微小型化, 大大提高了工作的可靠性, 同时又降低了成本, 进而促进了集成电路在空间研究、核武器、导d、雷达、电子计算机、军事通信装备及民用等方面的广泛应用。
目前, 除了向大直径、高纯度、高均匀度及无缺陷方向发展的硅单晶之外, 人们又研究了第二代半导体晶体——Ⅲ—Ⅴ族化合物, 如(CaAs) 、磷化镓( GaP) 等单晶。近来, 为了满足对更高性能的需求,已发展到三元或多元化合物等半导体晶体。在半导体晶体材料中, 特别值得一提的是氮化镓( GaN) 晶体。由于它具有很宽的禁带宽度(室温下为3. 4eV) , 因而是蓝绿光发光二级管(LED) 、激光二极管(LD) 及高功率集成电路的理想材料,近年来在全世界范围内掀起了研究热潮, 成为炙手可热的研究焦点。目前, 中国科学院物理研究所在该晶体的生长方面独辟蹊径, 首次利用熔盐法生长出3mm×4mm的片状晶体 。一旦该晶体的质量得到进一步的提高, 它将在发光器件、光通讯系统、CD 机、全色打印、高分辨率激光打印、大屏幕全色显示系统、超薄电视等方面得到广泛的应用。
2. 激光晶体
激光晶体是激光的工作物质, 经泵浦之后能发出激光, 所以叫做激光晶体。1960 年, 美国科学家Maiman 以红宝石晶体作为工作物质, 成功地研制出世界上第一台激光器, 取得了举世瞩目的重大科学
成就。目前,人们已研制出数百种激光晶体。其中,最常用的有红宝石(Cr :Al 2O3) 、钛宝石( Ti :Al2O3) 、掺钕钆铝石榴石(Nd : Y3Al 5O12) 、掺镝氟化钙(Dy : CaF2) 、掺钕钒酸钇(Nd : YVO4) 、四硼酸铝钕(NdAl 3(BO3) 4) 等晶体。
近年来, 由于新的激光晶体的不断出现以及非线性倍频、差频、参量振荡等技术的发展, 利用激光
晶体得到的激光已涉及紫外、可见光到红外谱区,并被成功地应用于军事技术、宇宙探索、医学、化学
等众多领域。例如,在各种材料的加工上,晶体产生的激光大显身手, 特别是对于超硬材料的加工, 它具有无可比拟的优越性。比如, 同样是在金刚石上打一个孔, 用传统方法需要两小时以上的时间, 而用晶体产生的激光,连0. 1 秒的时间都不用。此外,用激光进行焊接, 可以高密度地把很多电子元件组装在一起, 并能够大大提高电路的工作可靠性, 从而大幅度地减小电子设备的体积。激光晶体还可以制成激光测距仪和激光高度计, 进行高精度的测量。令人兴奋的是, 法国天文台利用具有红宝石晶体的装置, 首次实现了对同一颗人造卫星的跟踪观察实验,精确地测定了这颗卫星到地面的距离。在医学上,激光晶体更是得到了巧妙的应用。它发出的激光通过可以自由弯曲的光导管进行传送, 在出口端装有透镜和外科医生用的手柄。经过透镜, 激光被聚焦成直径仅有几埃的微小斑点, 变成一把无形却又十分灵巧的手术刀, 不但能够彻底
杀菌, 而且可以快速地切断组织, 甚至可以切断一个细胞。对于极其精细的眼科手术, 掺铒的激光晶体是最合适不过的了。这种晶体可以产生近3μm波长的激光, 由于水对该激光的强烈吸收, 导致它进入生物组织后, 只有几微米短的穿透深度, 因此, 这种激光是十分安全的, 不会使患者产生任何痛苦。由于用这种激光可以快速而精确地进行切割, 手术时间极短, 因而避免了眼球的不自觉运动对手术的干扰,保证了手术的顺利进行。此外, 激光电视、激光彩色立体电影、激光摄影、激光计算机等都将是激动人心的激光晶体的新用途。
3. 非线性光学晶体
光通过晶体进行传播时, 会引起晶体的电极化。当光强不太大时, 晶体的电极化强度与光频电场之间呈线性关系, 其非线性关系可以被忽略但是, 当光强很大时, 如激光通过晶体进行传播时, 电极化强度与光频电场之间的非线性关系变得十分显著而不能忽略, 这种与光强有关的光学效应称为非线性光学效应, 具有这种效应的晶体就称为非线性光学晶体。
非线性光学晶体与激光紧密相连, 是实现激光的频率转换、调制、偏转和Q开关等技术的关键材料。当前,直接利用激光晶体获得的激光波段有限, 从紫外到红外谱区, 尚有激光空白波段。而利用非线性光学晶体, 可将激光晶体直接输出的激光转换成新波段的激光, 从而开辟新的激光光源, 拓展激光晶体的应用范围。常用的非线性光学晶体有碘酸锂(α - Li IO3) 、铌酸钡钠(Ba2NaNb5O15) 、磷酸二氘钾（KD2PO4) 、偏硼酸钡(β- BaB2O4) 、三硼酸锂(LiB3O5)等。其中,偏硼酸钡和三硼酸锂晶体是我国于20 世纪80 年代首先研制成功的, 具有非线性光学系数大、激光损伤阈值高的突出优点, 是优秀的激光频
率转换晶体材料,在国际上引起了很大的反响。另一种著名的晶体是磷酸钛氧钾晶体( KTiOPO4) ,它是迄今为止综合性能最优异的非线性光学晶体, 被公认为1. 064μm和1. 32μm激光倍频的首选材料, 它可以把1. 064μm的红外激光转换成0. 53μm的绿色激光。由于绿光不仅能够用于医疗、激光测距, 还能够进行水下摄影和水中通信等, 因此,磷酸钛氧钾晶体得到了广泛的应用。
4. 压电晶体
当晶体受到外力作用时, 晶体会发生极化, 并形成表面电荷, 这种现象称为正压电效应反之, 当晶体受到外加电场作用时, 晶体会产生形变, 这种现象称为逆压电效应。具有压电效应的晶体则称为压电晶体,它只存在于没有对称中心的晶类中。最早发现的压电晶体是水晶(α- SiO2) 。它具有频率稳定的特性, 是一种理想的压电材料, 可用来制造谐振器、滤波器、换能器、光偏转器、声表面波器件及各种热敏、气敏、光敏和化学敏器件等。它还被广泛地应用于人们的日常生活中, 如石英表、电子钟、彩色电视机、立体声收音机及录音机等。
近年来, 人们又研制出许多新的压电晶体, 如钙钛矿型结构的铌酸锂(LiNbO3) 、钽酸钾( KTaO3)
等,钨青铜型结构的铌酸钡钠(Ba2NaNb5O15) 、铌酸钾锂( K1 - xLiNbO3) 等以及层状结构的锗酸铋(Bi 12GeO20) 等。利用这些晶体的压电效应,可制成各种器件, 广泛地用于军事上和民用工业, 如血压计、呼吸心音测定器、压电键盘、延迟线、振荡器、放大器、压电泵、超声换能器、压电变压器等。
5. 闪烁晶体
这种晶体在X射线激发下会产生荧光, 形成闪烁现象。最早得到应用的闪烁晶体是掺铊碘化钠（Tl :NaI) 晶体。该晶体的发光波长在可见光区,闪烁效率高, 又易于生长大尺寸单晶, 在核科学和核工
业上得到广泛的应用。20 世纪80 年代初, 中科院上海硅酸盐研究所采用坩埚下降法成功地生长了大尺寸锗酸铋(Bi 4Ge 3O12) 单晶。由于这种晶体阻挡高能射线能力强、分辨率高, 因而特别适合于高能粒子和高能射线的探测, 在基本粒子、空间物理和高能物理等研究领域有广泛的应用, 并已十分成功地用于欧洲核子研究中心L3 正负电子对撞机的电磁量能器上。此后, BaF2 晶体成为又一新型闪烁材料。除了在高能物理中应用之外, 该晶体在低能物理方面已用于正电子湮没谱仪, 使谱仪的分辨率和计数效率
均得到很大的提高。此外, 它还可用于检查隐藏的爆炸物、石油探测、放射性矿物探测、正电子发射层
析照相(简称PET) 等方面,具有良好的应用前景。
6. 声光晶体
当光波和声波同时射到晶体上时, 声波和光波之间将会产生相互作用, 从而可用于控制光束, 如使光束发生偏转、使光强和频率发生变化等, 这种晶体称为声光晶体, 如钼酸铅( PbMoO4) 、二氧化碲（TeO2) 、硫代砷酸砣( Tl 3AsS4) 等。利用这些晶体,人们可制成各种声光器件, 如声光偏转器、声光调Q 开关、声表面波器件等, 从而把这些晶体广泛地用于激光雷达、电视及大屏幕显示器的扫描、光子计
算机的光存储器及激光通信等方面。
7. 光折变晶体
光折变晶体是众多晶体中最奇妙的一种晶体。当外界微弱的激光照到这种晶体上时, 晶体中的载流子被激发, 在晶体中迁移并重新被捕获, 使得晶体内部产生空间电荷场, 然后, 通过电光效应,空间电荷场改变晶体中折射率的空间分布, 形成折射率光栅,从而产生光析变效应。光折变效应的特点是, 在弱光作用下就可表现出明显的效应。例如,在自泵浦相位共轭实验中,一束毫瓦级的激光与光折变晶体作用就可以产生相 位共轭波, 使畸变得无法辨认的图像清晰如初。由于折射率光栅在空间上是非局域的, 它在波矢方向相对于干涉条纹有一定的空间相移, 因而能使光束之间实现能量转换。如两波耦合实验中, 当一束弱信号光和一束强光在光折变晶体中相互作用时, 弱信号光可以增强1 000 倍。此外, 凭借着光折变效应, 光折变晶体还具有以下特殊的性能: 可以在3cm3 的体积中存储5 000幅不同的图像, 并可以迅速显示其中任意一幅可以精密地探测出小得只有10 - 7米的距离改变可以滤去静止不变的图像, 专门跟踪刚发生的图像改变甚至还可以模拟人脑的联想思维能力。因此,这种晶体一经发现,便引起了人们的极大兴趣。
目前, 有应用价值的光折变晶体有钛酸钡(BaTiO3) 、铌酸钾( KNbO3) 、铌酸锂(LiNbO3) 、铌酸锶
钡(Sr1 - xBaxNb2O6) 系列、硅酸铋(Bi 12SiO20) 等晶体。其中,掺铈钛酸钡(Ce :BaTiO3) 是由中国科学院物理研究所于90 年代在国际上首次研制成功的。它的优异性能, 使光折变晶体在理论研究和实用化方面取得突破性进展。当前, 光折变晶体已发展成一种新颖的功能晶体, 在光的图像和信息处理、相位共轭、全息存储、光通讯和光计算机神经网络等方面展示着良好的应用前景。
三、晶体研究的发展趋势
随着人们对晶体认识的不断深入, 晶体研究的方向也逐步地发生着变化, 其总的发展趋势是: 从晶态转向非晶态从体单晶转向薄膜晶体从通常的晶格转向超晶格从单一功能转向多功能从体性质转向表面性质从无机扩展到有机,等等。此外, 鉴于充分认识到晶体结构—性能关系的重要性, 人们已经开始利用分子设计来探索各种新型晶体。而且, 随着光子晶体和纳米晶体的出现和发展, 人类对晶体的认识更是有了新的飞跃。可以相信, 在不久的将来, 晶体的品种将会更多、性能将会更优异、应用范围也将会越来越广。
总之,晶体不仅是美丽的,而且也是有用的。它蕴涵着丰富的内容, 是人类宝贵的财富。但迄今为
止, 人们对它的认识犹如冰山之一角, 还有许多未知领域等待着我们去探索。
(王皖燕 中国科学院物理研究所,博士北京100080)
参考资料：（王皖燕 中国科学院物理研究所,博士北京100080)
杭州网讯 12月18日-20日，2020网易未来大会在杭州盛大举行。大会以“洞觉未见”为主题，汇聚了全球最强大脑，期盼以远见超越未见，去寻找打开未来的钥匙。
大会上，瑞士洛桑联邦理工学院博士刘骏秋在《光芯片技术和人工智能》主题演讲时表示，电芯片本质上在芯片的尺度上利用电子来生成处理和传输信息；光芯片就是把电子换成光子，在芯片的尺度上用光子生成和处理、传输信息。与电芯片相比，光芯片在诸多领域，通讯、激光雷达、传感、图像分析上面有独一无二的优势。
刘骏秋进一步解释，光芯片速率可以达到100G，比电芯片快很多，这样可以在光的通道上面做更多信息的编码，它可以承载更多的信息，同时功耗比电芯片更小。因为光在传播中不会产生任何热效应，这和电子不一样，还有光和光之间不会有相互作用，不会受背景的电磁干扰。
对于光芯片的应用，刘骏秋说，不仅局限于人工智能。还用它做微波滤波器、毫米波生成、天体光谱仪校准、微波生成。甚至可以做中红外双输光谱，用来测量气体当中的成分。可以做光学相关断层扫描，可以看生物组织的结构，最后可以用在数据中心上做开关，进行数据上面的调控。
以下为刘骏秋演讲实录：
大家好，我是刘骏秋。我在瑞士洛桑联邦理工从事光芯片研发的工作，未来有可能近期加入南方 科技 大学，在国内做一些氮化硅光芯片方面的研究。首先感谢网易未来大会邀请我来，给大家介绍一下我的研究工作。
我们这个名字叫“人工智能”，我研究的是光芯片和频率梳技术，所以我今天报告的题目是“光芯片、频率梳和人工智能”。我们知道人工智能在算法、商业上面有很多优势，很多嘉宾提到了。我从芯片角度，说一下人工智能算法的加速。
首先简单介绍一下什么是光芯片。大家可能对电芯片非常了解，电芯片本质上在芯片的尺度上利用电子来生成处理和传输信息；光芯片就是把电子换成光子，在芯片的尺度上用光子生成和处理、传输信息。
与电芯片相比，光芯片在诸多领域，通讯、激光雷达、传感、图像分析上面有独一无二的优势。
左下角看到一个表格，比较了电芯片和光芯片表现下的区别。光芯片速率可以达到100G，比电芯片快很多，这样你可以在光的通道上面做更多信息的编码，它可以承载更多的信息，同时功耗比电芯片更小。因为光在传播中不会产生任何热效应，这和电子部一样，还有光和光之间不会有相互作用，不会受背景的电磁干扰。
这是一个光芯片的架构，可以看出光芯片系统比电芯片系统复杂很多，里面有光源、处理器、探测器，经常也会需要用到各种材料之间集成的协同作用。可以看出光芯片非常复杂，作为一个研究组，很少有人能够对整个系统进行架构。
我们最早是研究芯片集成的宽带光源作为起点的，这里我们需要得到一个相关多通道的多宽带光源。
其实我们本质上得到的光源是频率梳，频率梳就是一个宽带光源，它由一根根连续光梳尺组成，每一根梳尺之间的频率差都是恒定的。所以每根梳尺它都可以严格用数学表达式来表示，所以每根梳尺我们知道它的频率，同时可以严格控制下，因此频率梳是测量时间和频率的尺子。在光谱学、精密测量和时间标准上面有广泛应用。
正因如此，2005年诺贝尔物理学奖的一半就被授予了两位科学家。
第一台频率梳它在上世纪90年代被研制成功的，经过20年的发展，现在频率梳基本可以实现商业化。用户可以购买这样一个成熟的商业平台，每个平台的售价大概在30万欧元，还是非常昂贵的。
现如今，频率梳的技术发展向着小型化、集成化方向发展，把成本降低，更多用户可以享受这个技术，并把这个技术用在很多领域里面。
要实现这样的技术，我们需要用到微箱集成的频率梳技术（音），这里我们需要用到光芯片集成的技术。
我们产生频率梳的机制，将光耦合进光学微腔里面，光学微腔具有体积小、品质因子高等特点，光在微腔里面会极大的增强，通过光与物质的相互作用，我们可以通过克尔非线性产生四波混频，就是你输入一束光，就会产生非常多的新的光频率作为出射光。由于动量和能量守恒，每一束光的频率都严格满足频率梳的表达式，所以这个频率梳就被称为“光芯片集成的频率梳光源”。
当构建光芯片的时候，必须要考虑到，第一点用什么材料构建它的当下最主流的三种材料，硅、氮化硅和磷化铟。硅一般用作集成的高速的调制器，也可以用作光点探测器，但是硅没有直接的代系（音），所以不能用硅做激光器，这时间需要用到磷化铟这个材料，但是硅和磷化铟它们两都有一个问题，就是材料的损耗非常大，这时候比较一下你会发现氮化硅是一个损耗非常低的材料。
光损耗对于一切光学研究来讲是最核心的指标参量，它对构建非线性的元件，比如说激光器、探测器，复杂的线行网络来非常重要的。复杂的线行网络，我说的是激光雷达、光神经网络或者是量子计算。
目前集成光学的发展趋势有很多新的材料加入，氮化硅、二氧化硅、氮化铝、铌酸锂、碳化硅、高折射率玻璃、氧化钽、铝镓砷、磷化镓、氮化镓，这里面很多材料是属于第三代半导体的，集成光学的发展现在是多元化，复杂化的趋势。
我简单介绍一下我们做氮化硅超低损耗微纳加工的一些技术。
在这里我们用到一个技术叫做氮化硅光子大马士革工艺。大马士革工艺是非常古老的工艺，最早可以追溯到阿拉伯人对他们的武器和装饰上面做颜色的镶嵌和绘图。这个工艺本质上就是先做图形，然后你把颜色料材料镶嵌到材料当中做一个抛光，这样有了绘图。
这个思想被用在早期的电子电路制造上面。在我们的研究当中，我们把氮化硅、大马士革工艺用到氮化硅集成光路制造上面，利用这项工艺，目前可以得到所有集成光芯片当中最低的光损耗。
在工艺的过程当中，我们用到非常成熟的半导体微纳加工技术等。所有这些工艺流程都是在我们大学完成的。
那么对于所有的，我之前提到过光的损耗对于光器件来讲是非常重要的，目前最低的光损耗是在光纤当中实现，它的损耗大概是0.2dB/km，非常低，这里我们要感谢高坤，因为没有他的贡献，我们无法享受到全球光通信的技术。那么在集成光学当中，目前波导商业的硅波导损耗是dB/cm，我们的氮化硅可以做到0.01个dB/cm，就是比这些材料要好2倍以上。
我们回顾一下最近氮化硅发展的历程，氮化硅集成波导目前也发展超过十年，最早是哥伦比亚大学的米哈森教授研发成功的。这里我标识的品质因素，品质因素越高，光的损耗越低。可以看到氮化硅的品质因素是稳步的增长，也预示着这个技术现在是逐渐的商业化。我们也是通过对工艺不断的优化，然后测量我们的芯片样本，做了一个统计的分析，可以发现我们的损耗真的是可以达到1dB/m，这样非常低的损耗。利用这项氮化硅技术，我们也做了很多环形的微腔，根据需求可以把不同大小环形微腔，在不同应用上扮演着不同的角色。比方说10g左右的光学微腔，可以用来生成微波。10g-50g可以用来做天体光谱仪的校准。50g-100g可以用来做光通镜，100g以上可以做毫米波的生成。同时我们也做了非常复杂，非常密集的光的集成网络，我们可以看到在5毫米 5毫米的光芯片上，放了将近1米长的波导，这样的话可以利用这个长波导来实现一些特殊的量子光源纠缠态的制备、量子计算或者光研制线等一系列相关的应用。
利用氮化硅环形微腔，我们可以做重复频率比较高的微梳。我们送进去一束光，在出射端得到很多很多束光的通道。在这里可以看到2个箭头之间，下面的2个箭头之间可以达到超过300个通道，也就是说这300个通道都用来作为通信上编码，所以整个光源可以用来作为非常高效的通信种子源。
我们有了这样的光频梳，同时可以产生这么多通道，接下来我们就需要对每个通道进行光路传输。在这里我们需要用到片上的集成调制器，我们使用的是压电材料氮化铝的声光调制器。在光芯片上有很多这样的调制器，尤其是对氮化硅这样没有二级非线性材料来讲，一般需要用到电光调制器，会用到石墨烯或者二维材料做调制，还有热调制。这些调制器或多或少都有技术上的缺陷，比如它的工艺流程过于复杂、技术不够成熟、或者损耗过大，或者调制速度过慢。近年来一个趋势，使用压电材料来做调制器，压电材料是在微机电系统当中有非常普通的应用。在这里，压电材料调制基本上基于两种：一种是改变几何构型，在压电材料上施加电压，会在衬底之间产生张力，张力就会改变仪器的几何构型，从而改变光传播的时间。二是通过压光效应，压光效应就是说施加了电压，在衬底上会直接产生这样的压力，压力会直接改变材料的折射率。通过压光调制器可以达到很高的调制速率，同时它不限制于任何的衬底，所以可以把这个机制放在所有的集成光芯片使用上。
我简单说一下我们使用的压电材料氮化铝，氮化铝是一种广泛应用于微机电体系中的压电材料。你在氮化铝上下表面施加一个交流电的时候，由于氮化铝在电压的作用下会舒张或者收缩，它就可以在薄膜内部产生一个体声波，体声波本质上来讲就是生子在薄膜内部的驻波信号。它的声波频率是跟薄膜厚度，生子在薄膜当中升速是相关的。当你去扫频时会发现这样一个特征的传输曲线，这个传输曲线就是说有共振线和非共振线，一个决定就是能量直接从薄膜当中穿过，另外是电能转化成薄膜内声波能量。
当你把这样几个氮化铝集成波放在一起就会产生射频，信号宽带的滤波器，这个技术是我们身边的技术，你们每一个人拿出手机，你们手机当中都有4-8个这样的元件用来接受WIFI信号，这项技术每年有几百亿每年的市值，一些大公司每年都会产生数十亿这样的单元。我们的工艺上就是将氮化铝压电材料放在氮化硅集成光芯片上，用它来做集成的声光调制。这里可以看到样品的截面图，可以看到氮化铝完全覆盖了氮化硅的光路，同时我们的光的传播也离金属很远，这样的话我们的低损耗得以维持。
我们的实验机制是将一束光耦合成光学微腔里，通和施加外部氮化铝升光调制，同时去调制每一根由种子源产生的频率梳的每根梳齿，就实现了对每一根频率梳的每根梳齿，或者编码通道的调制。我们也测试了调制速率和调制的能量。
我这里展示了氮化硅集成光源和调制的能力，我们利用这两个简单的功能，接下来实现很多应用。由于今天我们说的是人工智能，我说两个关于人工智能方面的应用。第一个人工智能应用就是说激光雷达，我们在这里做的是相干激光雷达，FMCW。相干激光雷达不仅可以测量物体与你的距离，同时可以测量物体运动的速度。这里它的机制是利用三角波调制信号，把它发送到移动物体上，这时候你去探测从物体上反射的信号，然后将出射信号和反射信号做一个拍平，这样的话可以得到两个参量，FU和FD。你根据这两个参量，可以还原反射信号波形图，将反射信号与出射信号作对比会发现两个参量不一样，第一个参量对应时间的延迟，我们知道光速，根据时间的延迟可以计算物体与你的距离；第二个参量是频率的变化，频率的变化对应的是多普勒，由多普勒效应造成的。你知道当你的 汽车 开在高速公路上，为什么交警可以立刻探测到 汽车 运动的速度呢，其实这里就是用到多普勒雷达的功能。利用多普勒效应，我们可以知道物体移动的速度。
当我们用频率梳这样的技术时，由于频率梳具有多通道优势，每根通道进行调制，可以同时产生数十根或者数百根激光雷达，我们利用色散的元件可以将激光雷达分发到相对的广角，可以进行平行多通道，一个广角的激光雷达测距功能。我们其实同时去调制激光器和频率梳，可以做到调制过程中不改变光源的波形图，也利用这样一个技术做了一个测序实验，这个工作也是以封面的形式发表在近期的《自然》杂志上。
做的第二个场景应用，就是做一个光神经网络，这里还是用到氮化硅。在氮化硅这里用到两个功能，第一个氮化硅还是用来做频率梳，作为光源。第二个氮化硅，就像我之前提到的，在这里做了4 4复杂的光矩形网络。在这里我们这个工作是与牛津大学和德国的明思特大学合作，通过对每个光频梳信道进行编码，将它送到光神经网络当中。由光神经网络来处理输入信号，然后在光学层面上处理输入信号，然后转化成输出信号。我们利用光神经网络做了一个张量，做了一个卷积神经网络应用，在这里我们实际上去求解矩形的矩阵，然后做了浮雕过滤器的应用。所谓浮雕过滤器的应用，你把一个图像信号输入到系统当中，然后经过浮雕过滤器，它会强化高频信号、低频信号，通过浮雕过滤器可以强化边缘。在这里看一辆小 汽车 ，原来图片的车灯，可能看不到内部的结构。但经过浮雕处理器可以看到新的图像当中，把车灯的内部结构强化了，证明了氮化硅在集成光芯片，可以在光学层面上做光神经网络、做深度学习这方面的应用。
其实光芯片有更多的应用，不仅仅局限于人工智能这方面。我们还用它做微波滤波器、毫米波生成、天体光谱仪校准、微波生成。甚至我们可以做中红外双输光谱，用来测量气体当中的成分。我们可以做光学相关断层扫描，可以看生物组织的结构，最后可以用在数据中心上做开关，进行数据上面的调控。
好，谢谢大家！
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