Koncept integrirane optike je predstavil dr. Miller iz Bell Laboratories leta 1969. Integrirana optika je nov predmet, ki proučuje in razvija optične naprave in hibridne sisteme optičnih elektronskih naprav z uporabo integriranih metod na osnovi optoelektronike in mikroelektronike. Teoretična osnova integrirane optike je optika in optoelektronika, ki vključuje valovno optiko in informacijsko optiko, nelinearno optiko, polprevodniško optoelektroniko, kristalno optiko, tankoplastno optiko, vodeno valovno optiko, teorijo sklopljenega načina in parametrične interakcije, tankoplastne optične valovodne naprave in sisteme. Tehnološka osnova je predvsem tehnologija tankih filmov in tehnologija mikroelektronike. Področje uporabe integrirane optike je zelo široko, poleg komunikacije z optičnimi vlakni, tehnologije zaznavanja optičnih vlaken, obdelave optičnih informacij, optičnega računalnika in optičnega shranjevanja obstajajo tudi druga področja, kot so raziskave znanosti o materialih, optični instrumenti, spektralne raziskave.
Prvič, integrirane optične prednosti
1. Primerjava s sistemi diskretnih optičnih naprav
Diskretna optična naprava je vrsta optične naprave, pritrjene na veliko ploščad ali optično podlago, da tvori optični sistem. Velikost sistema je reda 1m2, debelina trama pa cca 1cm. Poleg velike velikosti sta težja tudi montaža in prilagajanje. Integrirani optični sistem ima naslednje prednosti:
1. Svetlobni valovi se širijo v optičnih valovodih, svetlobne valove pa je enostavno nadzorovati in ohranjati njihovo energijo.
2. Integracija prinaša stabilno pozicioniranje. Kot je navedeno zgoraj, integrirana optika pričakuje izdelavo več naprav na istem substratu, tako da ni težav pri sestavljanju, ki jih ima diskretna optika, tako da je lahko kombinacija stabilna, tako da je tudi bolj prilagodljiva okoljskim dejavnikom, kot so vibracije in temperatura .
(3) Velikost naprave in dolžina interakcije sta skrajšani; Povezana elektronika deluje tudi pri nižjih napetostih.
4. Visoka gostota moči. Svetloba, ki se prenaša vzdolž valovoda, je omejena na majhen lokalni prostor, kar ima za posledico visoko gostoto optične moči, ki zlahka doseže potrebne pragove delovanja naprave in deluje z nelinearnimi optičnimi učinki.
5. Integrirana optika je na splošno integrirana na substrat v centimetrskem merilu, ki je majhen in lahek.
2. Primerjava z integriranimi vezji
Prednosti optične integracije lahko razdelimo na dva vidika, eden je zamenjava integriranega elektronskega sistema (integriranega vezja) z integriranim optičnim sistemom (integrirano optično vezje); Drugi je povezan z optičnim vlaknom in dielektričnim ravninskim optičnim valovodom, ki vodi svetlobni val namesto žice ali koaksialnega kabla za prenos signala.
V integrirani optični poti so optični elementi oblikovani na substratu za rezine in povezani z optičnimi valovodi, oblikovanimi znotraj ali na površini substrata. Integrirana optična pot, ki integrira optične elemente na istem substratu v obliki tankega filma, je pomemben način za rešitev miniaturizacije izvirnega optičnega sistema in izboljšanje splošne zmogljivosti. Integrirana naprava ima prednosti majhne velikosti, stabilnega in zanesljivega delovanja, visoke učinkovitosti, nizke porabe energije in enostavne uporabe.
Na splošno prednosti zamenjave integriranih vezij z integriranimi optičnimi vezji vključujejo večjo pasovno širino, multipleksiranje z delitvijo valovnih dolžin, multipleksno preklapljanje, majhne sklopitvene izgube, majhnost, majhno težo, nizko porabo energije, dobro ekonomičnost priprave serij in visoko zanesljivost. Zaradi različnih interakcij med svetlobo in snovjo je mogoče nove funkcije naprave uresničiti tudi z uporabo različnih fizikalnih učinkov, kot so fotoelektrični učinek, elektrooptični učinek, akustičnooptični učinek, magnetnooptični učinek, termooptični učinek itd. sestava integrirane optične poti.
2. Raziskovanje in uporaba integrirane optike
Integrirana optika se pogosto uporablja na različnih področjih, kot so industrija, vojska in gospodarstvo, vendar se uporablja predvsem v naslednjih vidikih:
1. Komunikacijska in optična omrežja
Optične integrirane naprave so ključna strojna oprema za realizacijo visokohitrostnih in zmogljivih optičnih komunikacijskih omrežij, vključno z integriranim laserskim virom visoke hitrosti odziva, multiplekserjem z gosto delitvijo valovnih dolžin niza valovodnih rešetk, integriranim fotodetektorjem ozkopasovnega odziva, usmerjevalnim pretvornikom valovne dolžine, hitro odzivno optično preklopno matriko, valovodni cepilnik z nizkimi izgubami z večkratnim dostopom in tako naprej.
2. Fotonski računalnik
Tako imenovani fotonski računalnik je računalnik, ki kot medij za prenos informacij uporablja svetlobo. Fotoni so bozoni, ki nimajo električnega naboja, svetlobni žarki pa lahko prehajajo vzporedno ali se križajo, ne da bi vplivali drug na drugega, kar ima prirojeno sposobnost velike vzporedne obdelave. Fotonski računalnik ima tudi prednosti velike zmogljivosti shranjevanja informacij, močne zmožnosti proti motnjam, nizkih zahtev glede okoljskih pogojev in močne odpornosti na napake. Najosnovnejše funkcionalne komponente fotonskih računalnikov so integrirana optična stikala in integrirane optične logične komponente.
3. Druge aplikacije, kot so optični informacijski procesor, senzor z optičnimi vlakni, senzor z rešetko iz vlaken, žiroskop z optičnimi vlakni itd.
Čas objave: 28. junij 2023