Koncepciu integrovanej optiky predložil Dr. Miller z Bellových laboratórií v roku 1969. Integrovaná optika je nový predmet, ktorý študuje a vyvíja optické zariadenia a hybridné optické systémy elektronických zariadení pomocou integrovaných metód na báze optoelektroniky a mikroelektroniky. Teoretickým základom integrovanej optiky je optika a optoelektronika, zahŕňajúca vlnovú optiku a informačnú optiku, nelineárnu optiku, polovodičovú optoelektroniku, kryštálovú optiku, tenkovrstvovú optiku, optiku s riadenou vlnou, teóriu viazaného režimu a parametrickej interakcie, tenkovrstvové optické vlnovodné zariadenia a systémy. Technologický základ tvorí najmä tenkovrstvová technológia a technológia mikroelektroniky. Oblasť použitia integrovanej optiky je veľmi široká, okrem komunikácie s optickými vláknami, technológie snímania optických vlákien, spracovania optických informácií, optického počítača a optického ukladania existujú aj ďalšie oblasti, ako je výskum materiálovej vedy, optické prístroje, spektrálny výskum.
Po prvé, integrované optické výhody
1. Porovnanie so systémami diskrétnych optických zariadení
Diskrétne optické zariadenie je typ optického zariadenia upevneného na veľkej platforme alebo optickej základni na vytvorenie optického systému. Veľkosť systému je rádovo 1 m2 a hrúbka nosníka je asi 1 cm. Okrem veľkých rozmerov je náročnejšia aj montáž a nastavenie. Integrovaný optický systém má nasledujúce výhody:
1. Svetelné vlny sa šíria v optických vlnovodoch a svetelné vlny sa dajú ľahko ovládať a udržiavať ich energiu.
2. Integrácia prináša stabilné polohovanie. Ako už bolo spomenuté vyššie, integrovaná optika očakáva výrobu niekoľkých zariadení na rovnakom substráte, takže neexistujú žiadne problémy s montážou, ktoré má diskrétna optika, takže kombinácia môže byť stabilná, takže je tiež lepšie prispôsobiteľná faktorom prostredia, ako sú vibrácie a teplota. .
(3) Veľkosť zariadenia a dĺžka interakcie sú skrátené; Aj pridružená elektronika pracuje pri nižších napätiach.
4. Vysoká hustota výkonu. Svetlo prenášané pozdĺž vlnovodu je obmedzené na malý lokálny priestor, čo má za následok vysokú hustotu optického výkonu, ktorá umožňuje ľahko dosiahnuť potrebné prevádzkové prahy zariadenia a pracovať s nelineárnymi optickými efektmi.
5. integrovaná optika je vo všeobecnosti integrovaná na centimetrovom substráte, ktorý má malú veľkosť a nízku hmotnosť.
2. Porovnanie s integrovanými obvodmi
Výhody optickej integrácie možno rozdeliť do dvoch hľadísk, jedným je nahradiť integrovaný elektronický systém (integrovaný obvod) integrovaným optickým systémom (integrovaný optický obvod); Druhý súvisí s optickým vláknom a optickým vlnovodom v dielektrickej rovine, ktorý vedie svetelnú vlnu namiesto drôtu alebo koaxiálneho kábla na prenos signálu.
V integrovanej optickej dráhe sú optické prvky vytvorené na doštičkovom substráte a spojené optickými vlnovodmi vytvorenými vo vnútri alebo na povrchu substrátu. Integrovaná optická dráha, ktorá integruje optické prvky na rovnakom substráte vo forme tenkého filmu, je dôležitým spôsobom, ako vyriešiť miniaturizáciu pôvodného optického systému a zlepšiť celkový výkon. Integrované zariadenie má výhody malých rozmerov, stabilného a spoľahlivého výkonu, vysokej účinnosti, nízkej spotreby energie a jednoduchého používania.
Vo všeobecnosti medzi výhody nahradenia integrovaných obvodov integrovanými optickými obvodmi patrí zvýšená šírka pásma, multiplexovanie s delením vlnových dĺžok, multiplexné prepínanie, malá strata väzby, malá veľkosť, nízka hmotnosť, nízka spotreba energie, dobrá hospodárnosť prípravy dávok a vysoká spoľahlivosť. V dôsledku rôznych interakcií medzi svetlom a hmotou je možné nové funkcie zariadenia realizovať aj pomocou rôznych fyzikálnych efektov, ako je fotoelektrický efekt, elektrooptický efekt, akusticko-optický efekt, magnetooptický efekt, termooptický efekt atď. zloženie integrovanej optickej dráhy.
2. Výskum a aplikácia integrovanej optiky
Integrovaná optika je široko používaná v rôznych oblastiach, ako je priemysel, armáda a hospodárstvo, ale používa sa najmä v nasledujúcich aspektoch:
1. Komunikačné a optické siete
Optické integrované zariadenia sú kľúčovým hardvérom na realizáciu vysokorýchlostných a veľkokapacitných optických komunikačných sietí, vrátane vysokorýchlostného integrovaného laserového zdroja, vlnovodného mriežkového poľa s hustou vlnovou dĺžkou, integrovaného fotodetektora s úzkopásmovou odozvou, smerovacieho prevodníka vlnovej dĺžky, rýchlej optickej prepínacej matice, nízkostratový rozdeľovač lúčov s viacnásobným prístupom a tak ďalej.
2. Fotonický počítač
Takzvaný fotónový počítač je počítač, ktorý využíva svetlo ako médium na prenos informácií. Fotóny sú bozóny, ktoré nemajú elektrický náboj a svetelné lúče môžu prechádzať paralelne alebo sa krížiť bez toho, aby sa navzájom ovplyvňovali, čo má vrodenú schopnosť veľkého paralelného spracovania. Fotonický počítač má tiež výhody veľkej kapacity na ukladanie informácií, silnej odolnosti proti rušeniu, nízkych požiadaviek na podmienky prostredia a vysokej odolnosti voči poruchám. Najzákladnejšie funkčné komponenty fotonických počítačov sú integrované optické prepínače a integrované optické logické komponenty.
3. Iné aplikácie, ako je optický informačný procesor, optický senzor, senzor s vláknovou mriežkou, optický gyroskop atď.
Čas odoslania: 28. júna 2023