光通信光互连技术利用光子作为信息载体，可以实现超大容量、超高速率的信息传输。硅基光电子器件凭借其小尺寸 、高集成度 、低功耗 、与CMOS工艺相兼容等优势，有望推动“后摩尔时代”光电子与微电子芯片取得突破性进展。到目前为止，基于绝缘体上硅（SOI）平台的光电子集成芯片在相干光通信等产业中已经获得巨大的成功。然而以硅为代表的中心对称结构晶体，缺乏线性和高次非线性效应，在低功耗调谐器件、高速调制器件及非线性器件的设计与制备上面临着天然的劣势。面向下一代光电子集成芯片的低功耗、高效率及大规模集成需求，需要挖掘新效应、新薄膜材料用于集成光电子器件研发。
压电效应是当施加外部机械力或者压力时，一些晶体材料会产生正负电荷，从而形成电场，外力撤去，晶体恢复到原始状态。当对这些晶体材料施加外部电场时，晶体材料会发生形变，产生折射率的变化。得益于原子层沉积、分子束外延等薄膜生长沉积技术的进步与成熟，许多低损耗、高压电系数的薄膜被制备实现，例如氮化铝、锆钛酸铅、二氧化铪、铌酸锂等，基于压电效应的集成光子技术获得蓬勃发展。本文首先介绍常见压电薄膜材料及其研究进展，随后回顾和探讨基于压电效应的光电子集成器件的研究进展。得益于压电调控光子集成器件的超低功耗、快速响应、线性调谐等优势，已在酉矩阵计算、矩阵乘法运算、孤子频梳驱动生成等应用中体现出巨大的潜力价值。除此之外，利用压电薄膜中光场与声场的高效耦合，基于压电薄膜材料的高效声光调制器也得到了长足的进步，已在低损耗光隔离器、光计算等应用中得到充分利用。总的来说，基于压电效应的光子集成芯片是一个非常有前景的领域，这一领域的发展将有助于满足通信、传感、计算等领域对光学信号处理和控制不断增长的需求。
图1 压电调谐和声光调制示意图
上海交通大学苏翼凯教授团队依托于上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室、先进电子材料与器件校级平台。立足光电子研究领域的前沿，主要研究高速光通信系统与集成器件等方向，重点研究应用于传输及交换领域的硅基光子器件，团队同时承担多项国家基金委和科技部重大项目。
沈健（第一作者），上海交通大学电子信息与电气工程学院博士研究生，主要研究方向为低功耗压电调谐集成器件和高速电光集成调制器件。
张永（通讯作者），上海交通大学电子信息与电气工程学院副研究员，博士生导师。2010年获西北工业大学学士学位，2015年获华中科技大学博士学位。研究方向为硅基光电子集成器件、硅基偏振模式控制器件、光波导及微腔器件，硅基压电/电光调制器件，高精度半导体微纳加工技术，包括电子束曝光、干法刻蚀等工艺技术。在Light: Science & Applications, Laser & Photonics Reviews等光电子领域国际权威期刊上以第一作者/通讯作者发表SCI期刊论文20余篇，国际会议论文20余篇。主持国家自然科学基金委重点项目和科技部重点研发计划课题等项目多项。
苏翼凯（通讯作者），上海交通大学电子信息与电气工程学院教授、博士生导师、杰青、长江学者。IEEE光子学会上海分会主席、Advisory board member of Advanced Optical Materials and ACS Photonics, APL Photonics Associate Editor（2016-2021）、Photonics Research Associate Editor（2013-2019）、Optics Letters Topical Editor（2008-2014）、IEEE JSTQE Guest Editor（2008/2011）。毕业于合肥工业大学（学士、1991）、北京航空航天大学（硕士、1994）、美国Northwestern University（博士、2000），2001-2003年于美国新泽西州贝尔实验室工作，2004年至今任上海交通大学教授。研究方向为光电子器件及集成、传输与交换光子学。发表论文400余篇，被引用超过5000次（Scopus检索），受邀请在包括OFC、CLEO等国际会议上做报告约七十次。拥有授权美国专利7项，中国发明专利70多项。多个国际会议共同主席（ACP等）、国际会议技术委员会委员（CLEO、OFC、ECOC、LEOS等）。
