光子集成回路（也被称为平面光波回路，或者集成光电装置）是指其中存在一些光学器件（通常也存在电子器件）集成在其回路中。这一装置采用的技术为集成光学技术。光子集成回路通常制备在二氧化硅，硅或者非线性晶体材料例如铌酸锂的衬底上。衬底材料对这一技术产生一定的限制：
硅基二氧化硅集成光学建立在硅片上，会用到许多成熟的微电子技术。二氧化硅波导可以得到耦合器，滤波器（用于波分复用中的复用器和解复用器），功率分束器和合束器，甚至具有光学增益的有源器件。还可以与光纤连接。
一个的热点领域是硅光子学，直接采用硅芯片实现光子学功能。
已经实现商用的光子集成回路是基于磷化铟（InP）的技术，通常用于光纤通信中。
可以用二氧化硅玻璃（熔融二氧化硅）制备波导，采用与化学过程和掺杂物内扩散相关的光刻技术，或者采用激光微加工技术。后者可以制备远离表面的波导结构（嵌入式波导），因此可以实现三维回路的设计。放大器和激光器采用稀土掺杂玻璃得到。
铌酸锂（LiNbO3）是一种非线性晶体材料可用于具有非线性功能的装置中，例如，电光调制器或者声光换能器。在铌酸锂沉底上可以制备波导结构，例如，通过质子数交换或者钛内扩散，都是利用的光刻技术。掺杂稀土离子可以得到放大器和激光器。而该材料的双折射效应可以实现偏振控制，因此可以用于滤波等。然而，双折射导致很难得到与偏振无关的器件，而光纤通信通常需要器件与偏振态无关。
光子集成回路不仅可以集成相同器件组成的阵列，还可以包含复杂的回路的结构。但是，由于一些原因目前能实现的复杂结构还不能像电子集成回路那么复杂。主要的应用领域是光纤通信，尤其是光纤网络，也可以应用到光学传感和测量学中。
具有小模式面积和大模式面积器件间的重要区别：
一些波导结构（采用绝缘硅片技术）具有强的束缚，有效模式面积很小，这样在很大的弯曲时也不会有附加的弯曲损耗。因此适合应用在集成化程度高的芯片中。但是这种器件与偏振有关，因此具有很强的双折射。原则上需要进行偏振不敏感的设计，但又会引入加工公差。
其它的波导结构对光束缚弱，但是可以是偏振不敏感的。然而，这种波导不能承受强烈的弯曲，因此不能应用于很高集成度的情况。
