InP集成光电芯片采用半导体工艺，可将各类有源和无源元件（例如将激光器、光放大器、电光相位调制器、光探测器、波导、AWG、MMI等）单片集成在微小芯片中。该芯片能耗低、体积小、稳定性高，设计者可具有较大设计灵活性和创造性，适用大规模生产，而且批量生产后，可极大降低成本。
InP集成光电芯片在数据中心(Data Center)中的应用
光交换(optical switch)作为数据中心的重要部分，凭借着其宽带宽、能耗低、透明以及低成本，有望彻底提升数据中心网络性能。采用分立光开关器件实现光交换的方式在损耗、体积、功耗和稳定性等方面存在诸多问题，而片上集成光电技术，可以大幅降低能耗和体积，具备商业化应用前景。InP集成光电芯片具有良好线性电光效应，实现更快的电光调制，可实现更高的开关速度。InP集成光电芯片采用直接带隙材料，片上可集成有源器件，因而可在片上使用光放大器补偿损耗。例如采用MZI、微环谐振器或AWG结构，并使用光放大器补偿损耗或波长变换，实现低损耗和纳秒级开关芯片。
[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集成光电芯片在激光雷达(Lidar)中的应用
随着汽车和无人机中自动驾驶或辅助驾驶需求发展，市场对于低成本、小型化、高速中距激光雷达需求愈加旺盛，而传统雷达体积大、费用高无法满足现有需求。InP集成光电芯片可单片集成有源和无源器件，实现例如脉冲激光、频率调制激光、光学相控阵单片和光探测器集成，并极大降低器件尺寸和重量。该芯片可单片集成对肉眼安全的波长1.5um光源。由于采用单片集成技术，避免由于激光器与光学相控阵封装而产生的系统不稳定性，适合极端条件下运行。此外，非单片集成器件需要有源芯片和无源芯片的耦合封装，成本高，较难实现批量生产，而采用半导体工艺的单片集成技术无需耦合封装，可实现大规模批量生产。
[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集成光电芯片在光纤传感(Fiber Sensing)中的应用
光纤传感，实现对外界信号（被测量）的感知和传输两种功能，已广泛应用到建筑、航天航空、交通运输等领域。光纤传感器一般由光源、光纤和光探测器组成，InP集成光电芯片可集成有源器件如光探测器和激光器，可将光探测器和光源实现片上集成。使用该光电集成技术，可极大降低系统体积、重量和能耗，非常适合对于器件重量和体积有严格要求的应用场景，例如航天航空、交通运输和无人机中。此外，InP集成光电芯片上也可集成其它器件例如阵列波导光栅、相位调制器、波导、光放大器等，可实现更多功能。
[5]A. Kaźmierczak et al., “PIC-based readout units for FBG sensors interrogation”, URSI (2018)
InP集成光电芯片在气体传感(Gas Sensing)中的应用
气体传感器是一种将气体的成份、浓度等信息转换成可识别的信息的装置，在危险气体探测领域有着广泛的应用，作为物联网最核心和最基础的环节，是各种信息和人工智能的桥梁。基于可调谐半导体激光吸收光谱的传统气体传感器具有高灵敏度、极佳的气体选择能力、非接触测量以及快速响应等优点，但也存在着成本高、体积大等缺点。InP集成光电芯片可单片集成可调激光器和光探测器，工作波长在1500-1600nm波长范围内，可实现单片集成所有传统气体探测器的核心光电元件，同时InP集成光电芯片可与空芯光纤耦合，获得更加稳定的性能。此外，由于芯片本身体积小和能耗低，可实现设备便携化，且芯片生产工艺本身较容易实现量产，可极大降低成本。
[6]A. Hänsel et al., “Opportunities for photonic integrated circuits in optical gas sensors”, JPhys Photonics, Vol. 2, Article Number: 1 (2020)
InP集成光电芯片在微波光子(Microwave Photonics)中的应用
随着半导体激光器、光电调制器、光探测器、光放大器等光学技术的蓬勃发展，作为电子学与光学的交叉学科微波光子学得到了极大地发展。InP集成光电芯片可集成各类有源无源器件，可单片实现集成微波光子芯片处理器。该处理器包括各种光学和电子输入输出接口，实现包括微波滤波(microwave filter)，发射(transmitter)，接受(receiver)，光电振荡(optoelectronic oscillator)和延迟线（delay line）等功能。InP集成光电芯片采用半导体工艺技术，实现单片集成，体积小，重量轻，能耗低，避免使用分立元件组装而产生的系统不稳定性，并且适用于大规模批量生产。
[7]Peter L. Tønning, 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集成光电芯片在空间通信(Satellite Communication)中的应用
空间通信已广泛应用于各种卫星应用系统，例如各种载人飞船、航天站、航天飞机，各种行星、月球和星际探测器，以及各种航天测控通信网等。InP集成光电芯片具有单片集成各种光学或光电元件的特点，因此可在片上实现空间通信系统的部分模块，例如微波震源(microwave oscillator)，微波发生器(microwave generator)、变频(conversion)、滤波(filtering)、路由(routing)、光束成形(beamforming)、波控(beamsteering)和光互连器件(optical interconnect)等。分立光电元件较难实现大规模复杂系统，低稳定性，体积大，重量大，能耗高，而采用片上集成技术可较容易实现大规模复杂光电系统，高稳定性，体积小，重量轻，能耗低，可适用于大规模批量生产。
[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集成光电芯片在量子科技(Quantum Technology)中的应用
量子力学是人类探究微观世界的重大成果，对传统技术体系产生冲击、进行重构的重大颠覆性技术创新，将引领新一轮科技革命和产业变革方向。InP集成光电芯片由于可以单片集成有源器件（例如激光器和调制器），因而可应用于Quantum Key Distribution中发射器。此外，Quantum Random Number Generators也可通过InP集成光电芯片实现，而且由于InP集成光电芯片的高集成性，可极大缩小器件尺寸，降低设计复杂性，便于规模化生产。
[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集成光电芯片在光陀螺(Optical Gyroscope)中的应用
光陀螺现在广泛应用于军机、民航飞机、船只、空间飞行等惯性导航系统，对国防和其它高科技的发展具有十分重要的战略意义。相比传统陀螺仪，光陀螺仪尺寸小、能耗低、性能高和稳定性高。目前光陀螺仪分为环式激光陀螺仪（Ring Laser Gyroscopes）和光纤陀螺仪（Fiber-Optic Gyroscope），主要结构包括光源、光学元件和光探测器。InP集成光电芯片可单片集成激光器、探测器、电光调制器和其它无源光学元件，因而可以片上实现环式激光陀螺仪所有或部分元件，进一步缩小陀螺仪的尺寸和降低能耗，同时保证高性能和高稳定性。相比采用分立器件方式，使用片上集成技术可极大降低封装导致器件失效和不稳定性，同时采用半导体工艺生产的光电芯片较容易实现批量生产，可极大降低成本。
[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集成光电芯片在光学相干断层成像(Optical Coherence Tomography)中的应用
相比超声成像，光学相干断层成像(OCT)采用波长更小的光波可实现更高的分辨率，近年来受到广泛的关注。InP集成光电芯片可集成有源器件，例如光探测器，该探测器具有比CCD更快的速度。InP材料体系具有较高电光调制性能，可达到几十GHz频率，可极大提高OCT扫描速度。同时，由于片上集成，可缩减系统体积、重量和能耗，可实现设备便携化。
[15]R. Pajković et al., “Tuning of a widely tunable monolithically integrated InP laser for optical coherence tomography”, SPIE OPTO (2019)