Integrētās optikas koncepciju 1969. gadā izvirzīja Dr. Millers no Bell Laboratories. Integrētā optika ir jauns priekšmets, kas pēta un attīsta optiskās ierīces un hibrīda optisko elektronisko ierīču sistēmas, izmantojot integrētas metodes uz optoelektronikas un mikroelektronikas bāzes. Integrētās optikas teorētiskais pamats ir optika un optoelektronika, kas ietver viļņu optiku un informācijas optiku, nelineāro optiku, pusvadītāju optoelektroniku, kristāla optiku, plānslāņa optiku, vadīto viļņu optiku, savienotā režīma un parametriskās mijiedarbības teoriju, plānslāņa optisko viļņvadu ierīces un sistēmas. Tehnoloģiskā bāze galvenokārt ir plānās plēves tehnoloģija un mikroelektronikas tehnoloģija. Integrētās optikas pielietojuma joma ir ļoti plaša, papildus optisko šķiedru komunikācijai, optisko šķiedru sensoru tehnoloģijai, optiskajai informācijas apstrādei, optiskajam datoram un optiskajai uzglabāšanai ir arī citas jomas, piemēram, materiālzinātnes pētniecība, optiskie instrumenti, spektrālā izpēte.
Pirmkārt, integrētās optiskās priekšrocības
1. Salīdzinājums ar diskrētu optisko ierīču sistēmām
Diskrētā optiskā ierīce ir optiskās ierīces veids, kas piestiprināts uz lielas platformas vai optiskas pamatnes, lai izveidotu optisku sistēmu. Sistēmas izmērs ir aptuveni 1 m2, un sijas biezums ir aptuveni 1 cm. Papildus lielajam izmēram montāža un regulēšana ir arī grūtāka. Integrētajai optiskajai sistēmai ir šādas priekšrocības:
1. Gaismas viļņi izplatās optiskajos viļņvados, un gaismas viļņus ir viegli kontrolēt un uzturēt to enerģiju.
2. Integrācija nodrošina stabilu pozicionēšanu. Kā minēts iepriekš, integrētā optika paredz izgatavot vairākas ierīces uz viena pamatnes, tāpēc nav nekādu montāžas problēmu, kas rodas diskrētajai optikai, lai kombinācija varētu būt stabila, lai tā būtu arī labāk pielāgojama vides faktoriem, piemēram, vibrācijai un temperatūrai. .
(3) Ierīces izmērs un mijiedarbības garums ir saīsināts; Saistītā elektronika darbojas arī ar zemāku spriegumu.
4. Liels jaudas blīvums. Gaisma, kas tiek pārraidīta pa viļņvadu, ir ierobežota nelielā lokālā telpā, kā rezultātā tiek iegūts augsts optiskās jaudas blīvums, ar kuru ir viegli sasniegt nepieciešamos ierīces darbības sliekšņus un strādāt ar nelineāriem optiskiem efektiem.
5. Integrētā optika parasti ir integrēta uz centimetru mēroga substrāta, kas ir maza izmēra un viegla.
2. Salīdzinājums ar integrālajām shēmām
Optiskās integrācijas priekšrocības var iedalīt divos aspektos, viens ir integrētās elektroniskās sistēmas (integrētās shēmas) aizstāšana ar integrēto optisko sistēmu (integrētā optiskā shēma); Otrs ir saistīts ar optisko šķiedru un dielektriskās plaknes optisko viļņvadu, kas vada gaismas vilni, nevis vadu vai koaksiālo kabeli, lai pārraidītu signālu.
Integrētā optiskā ceļā optiskie elementi tiek veidoti uz plāksnītes substrāta un savienoti ar optiskiem viļņvadiem, kas izveidoti substrāta iekšpusē vai uz virsmas. Integrētais optiskais ceļš, kas integrē optiskos elementus uz viena un tā paša substrāta plānas plēves veidā, ir svarīgs veids, kā atrisināt sākotnējās optiskās sistēmas miniaturizāciju un uzlabot vispārējo veiktspēju. Integrētās ierīces priekšrocības ir mazs izmērs, stabila un uzticama veiktspēja, augsta efektivitāte, zems enerģijas patēriņš un vienkārša lietošana.
Kopumā integrālo shēmu aizstāšanas ar integrētajām optiskajām shēmām priekšrocības ietver palielinātu joslas platumu, viļņu garuma dalīšanas multipleksēšanu, multipleksu pārslēgšanu, mazus savienojuma zudumus, mazu izmēru, vieglu svaru, zemu enerģijas patēriņu, labu partijas sagatavošanas ekonomiju un augstu uzticamību. Pateicoties dažādām gaismas un matērijas mijiedarbībām, jaunas ierīces funkcijas var realizēt arī, izmantojot dažādus fiziskus efektus, piemēram, fotoelektrisko efektu, elektrooptisko efektu, akustiski optisko efektu, magnētisko optisko efektu, termooptisko efektu un tā tālāk. integrētā optiskā ceļa sastāvs.
2. Integrētās optikas izpēte un pielietojums
Integrētā optika tiek plaši izmantota dažādās jomās, piemēram, rūpniecībā, militārajā jomā un ekonomikā, taču to galvenokārt izmanto šādos aspektos:
1. Sakari un optiskie tīkli
Optiskās integrētās ierīces ir galvenā aparatūra, lai realizētu ātrgaitas un lielas ietilpības optiskos sakaru tīklus, tostarp ātrgaitas reakcijas integrētu lāzera avotu, viļņvada režģu bloku blīvu viļņu garuma dalīšanas multipleksoru, šaurjoslas atbildes integrētu fotodetektoru, maršrutēšanas viļņa garuma pārveidotāju, ātras reakcijas optisko komutācijas matricu, zema zuduma daudzpiekļuves viļņvada staru sadalītājs un tā tālāk.
2. Fotoniskais dators
Tā sauktais fotonu dators ir dators, kas izmanto gaismu kā informācijas pārraides līdzekli. Fotoni ir bozoni, kuriem nav elektriskā lādiņa, un gaismas stari var iet paralēli vai šķērsot viens otru, neietekmējot viens otru, kam ir iedzimta spēja paralēli apstrādāt. Fotoniskā datora priekšrocības ir arī liela informācijas uzglabāšanas jauda, spēcīga prettraucējumu spēja, zemas prasības vides apstākļiem un spēcīga kļūdu tolerance. Fotonisko datoru visvienkāršākie funkcionālie komponenti ir integrētie optiskie slēdži un integrētie optiskās loģikas komponenti.
3. Citas lietojumprogrammas, piemēram, optiskais informācijas procesors, optisko šķiedru sensors, šķiedru režģa sensors, optisko šķiedru žiroskops utt.
Publicēšanas laiks: 28. jūnijs 2023