Integrētās optikas jēdzienu 1969. gadā izvirzīja Dr. Millers no Bell Laboratories. Integrētā optika ir jauns subjekts, kas pēta un izstrādā optiskās ierīces un hibrīdas optiskās elektroniskās ierīču sistēmas, izmantojot integrētas metodes, pamatojoties uz optoelektroniku un mikroelektroniku. Integrētās optikas teorētiskais pamats ir optika un optoelektronika, kas ietver viļņu optiku un informācijas optiku, nelineāru optiku, pusvadītāju optoelektroniku, kristāla optiku, plānas plēves optiku, vadīta viļņu optika, savienota režīms un parametriskās mijiedarbības teorija, plānas plēves optiskās viļņvades ierīces un sistēmas. Tehnoloģiskais pamats galvenokārt ir plāna filmu tehnoloģija un mikroelektronikas tehnoloģija. Integrētās optikas lietojumprogrammu lauks ir ļoti plašs, papildus optisko šķiedru sakariem, optisko šķiedru sensoru tehnoloģijai, optiskās informācijas apstrādei, optiskajai datoram un optiskajai glabāšanai ir arī citi lauki, piemēram, materiālu zinātnes pētījumi, optiskie instrumenti, spektrālais pētījums.
Pirmkārt, integrētas optiskās priekšrocības
1. Salīdzinājums ar diskrētām optisko ierīču sistēmām
Diskrēta optiskā ierīce ir optiskās ierīces veids, kas fiksēts uz lielas platformas vai optiskās pamatnes, lai veidotu optisko sistēmu. Sistēmas lielums ir secībā 1M2, un staru kūļa biezums ir aptuveni 1 cm. Papildus lielajam lielumam ir grūtāk arī montāža un pielāgošana. Integrētajai optiskajai sistēmai ir šādas priekšrocības:
1. Gaismas viļņi, kas izplatās optiskajos viļņvados, un gaismas viļņus ir viegli kontrolēt un uzturēt to enerģiju.
2. Integrācija nodrošina stabilu pozicionēšanu. Kā minēts iepriekš, integrētā optika sagaida, ka tā pašā substrātā izgatavos vairākas ierīces, tāpēc nav montāžas problēmu, kurām ir diskrēta optika, lai kombinācija varētu būt stabila, lai tā būtu arī pielāgojamāka vides faktoriem, piemēram, vibrācijai un temperatūrai.
(3) ierīces lielums un mijiedarbības garums ir saīsināts; Saistītā elektronika darbojas arī ar zemāku spriegumu.
4. Augstas jaudas blīvums. Gaisma, kas pārraidīta gar viļņvadu, ir ierobežota ar nelielu vietējo telpu, kā rezultātā rodas augsts optiskās jaudas blīvums, kuru ir viegli sasniegt nepieciešamās ierīces darbības sliekšņus un strādāt ar nelineāriem optiskajiem efektiem.
5. Integrētā optika parasti tiek integrēta centimetra mēroga substrātā, kura svars ir mazs.
2. Salīdzinājums ar integrētajām shēmām
Optiskās integrācijas priekšrocības var iedalīt divos aspektos, viens no tiem ir integrētās elektroniskās sistēmas (integrētās shēmas) aizstāšana ar integrēto optisko sistēmu (integrēta optiskā shēma); Otra ir saistīta ar optisko šķiedru un dielektrisko plaknes optisko viļņvadu, kas vada gaismas vilni, nevis stiepli vai koaksiālo kabeli, lai pārraidītu signālu.
Integrētā optiskajā ceļā optiskie elementi tiek veidoti uz vafeles pamatnes un savienoti ar optiskajiem viļņvadiem, kas veidojas pamatnes iekšpusē vai uz tās virsmas. Integrētais optiskais ceļš, kas integrē optiskos elementus uz tā paša substrāta plānas plēves veidā, ir svarīgs veids, kā atrisināt sākotnējās optiskās sistēmas miniaturizāciju un uzlabot kopējo veiktspēju. Integrētajai ierīcei ir maza izmēra, stabilas un uzticamas veiktspējas priekšrocības, augsta efektivitāte, zems enerģijas patēriņš un ērta izmantošana.
Kopumā integrēto shēmu aizstāšanas ar integrētām optiskajām ķēdēm priekšrocības ietver paaugstinātu joslas platumu, viļņu garuma dalīšanas multipleksēšanu, multipleksu pārslēgšanu, nelielu savienojuma zudumu, mazu izmēru, vieglu svaru, zemu enerģijas patēriņu, labas partijas sagatavošanas ekonomiku un augstu uzticamību. Sakarā ar dažādu mijiedarbību starp gaismu un matēriju, jaunas ierīces funkcijas var realizēt arī, izmantojot dažādus fizikālus efektus, piemēram, fotoelektrisko efektu, elektrooptisko efektu, akustātisko optisko efektu, magneto-optisko efektu, termooptisko efektu un tā tālāk integrētā optiskā ceļa sastāvā.
2. Integrētās optikas izpēte un piemērošana
Integrētā optika tiek plaši izmantota dažādās jomās, piemēram, rūpniecībā, militārajā un ekonomikā, bet to galvenokārt izmanto šādos aspektos:
1. Komunikācijas un optiskie tīkli
Optiskās integrētās ierīces ir galvenā aparatūra, lai realizētu ātrgaitas un lielas ietilpības optisko sakaru tīklus, ieskaitot ātrgaitas reakcijas integrēto lāzera avotu, viļņvada režģa masīva blīvuma viļņu garuma dalīšanas multiplekseru, šaurjoslas reakcijas integrēto fotodetektoru, maršrutēšanas viļņu garuma pārveidotāju, ātru reakcijas optisko pārslēgšanas matricu, zemu zaudējumu vairāku piekļuves viļņu viļņu saišu sadalītāju un to.
2. Fotoniskais dators
Tā sauktais fotonu dators ir dators, kas izmanto gaismu kā informācijas pārraides nesēju. Fotoni ir bozoni, kuriem nav elektriskas lādiņa, un gaismas sijas var iziet paralēli vai šķērsot, neietekmējot viens otru, kurai ir iedzimtas spējas veikt lielisku paralēlu apstrādi. Fotoniskajam datoram ir arī priekšrocības, kas saistītas ar lielu informācijas uzkrājumu ietilpību, spēcīgu anti-interferences spēju, zemas prasības vides apstākļos un spēcīga kļūmju tolerance. Fotonisko datoru pamatfunkcionālākie komponenti ir integrēti optiskie slēdži un integrētie optiskās loģikas komponenti.
3. Citas lietojumprogrammas, piemēram, optiskās informācijas procesors, optiskās šķiedras sensors, šķiedru režģa sensors, optiskā šķiedras žiroskops utt.
Pasta laiks: jūnijs-28-2023