Konceptet integreret optik blev fremsat af Dr. Miller fra Bell Laboratories i 1969. Integreret optik er et nyt emne, der studerer og udvikler optiske enheder og hybride optiske elektroniske enhedssystemer ved hjælp af integrerede metoder baseret på optoelektronik og mikroelektronik. Det teoretiske grundlag for integreret optik er optik og optoelektronik, der involverer bølgeoptik og informationsoptik, ikke-lineær optik, halvlederoptoelektronik, krystaloptik, tyndfilmoptik, guidet bølgeoptik, koblet mode og parametrisk interaktionsteori, tyndfilmsoptiske bølgelederenheder og -systemer. Det teknologiske grundlag er primært tyndfilmteknologi og mikroelektronikteknologi. Anvendelsesfeltet for integreret optik er meget bredt, og ud over optisk fiberkommunikation, optisk fiberregistreringsteknologi, optisk informationsbehandling, optisk computer og optisk lagring er der andre områder, såsom materialevidenskabelig forskning, optiske instrumenter og spektralforskning.
For det første, integrerede optiske fordele
1. Sammenligning med diskrete optiske enhedssystemer
En diskret optisk enhed er en type optisk enhed, der er fastgjort på en stor platform eller optisk base for at danne et optisk system. Systemets størrelse er i størrelsesordenen 1 m2, og strålens tykkelse er ca. 1 cm. Ud over den store størrelse er montering og justering også vanskeligere. Det integrerede optiske system har følgende fordele:
1. Lysbølger udbreder sig i optiske bølgeledere, og lysbølger er lette at kontrollere og opretholde deres energi.
2. Integration giver stabil positionering. Som nævnt ovenfor forventes det ved integreret optik at kunne fremstille flere enheder på samme substrat, så der ikke er nogen samlingsproblemer, som diskret optik har, så kombinationen kan være stabil og dermed bedre tilpasses miljøfaktorer som vibrationer og temperatur.
(3) Enhedens størrelse og interaktionslængde forkortes; Den tilhørende elektronik fungerer også ved lavere spændinger.
4. Høj effekttæthed. Lyset, der transmitteres langs bølgelederen, er begrænset til et lille lokalt rum, hvilket resulterer i en høj optisk effekttæthed, som gør det nemt at nå de nødvendige driftstærskler for enheden og arbejde med ikke-lineære optiske effekter.
5. Integreret optik er generelt integreret på et centimeterstort substrat, som er lille i størrelse og let i vægt.
2. Sammenligning med integrerede kredsløb
Fordelene ved optisk integration kan opdeles i to aspekter: den ene er at erstatte det integrerede elektroniske system (integreret kredsløb) med det integrerede optiske system (integreret optisk kredsløb); den anden er relateret til den optiske fiber og den dielektriske planoptiske bølgeleder, der leder lysbølgen i stedet for ledninger eller koaksialkabler til at transmittere signalet.
I en integreret optisk sti er de optiske elementer dannet på et wafersubstrat og forbundet af optiske bølgeledere dannet inde i eller på overfladen af substratet. Den integrerede optiske sti, som integrerer optiske elementer på det samme substrat i form af tyndfilm, er en vigtig måde at løse miniaturiseringen af det originale optiske system og forbedre den samlede ydeevne. Den integrerede enhed har fordelene ved lille størrelse, stabil og pålidelig ydeevne, høj effektivitet, lavt strømforbrug og nem brug.
Generelt omfatter fordelene ved at erstatte integrerede kredsløb med integrerede optiske kredsløb øget båndbredde, bølgelængdedelingsmultipleksering, multiplekskobling, lille koblingstab, lille størrelse, let vægt, lavt strømforbrug, god batchforberedelsesøkonomi og høj pålidelighed. På grund af de forskellige interaktioner mellem lys og stof kan nye enhedsfunktioner også realiseres ved at bruge forskellige fysiske effekter såsom fotoelektrisk effekt, elektrooptisk effekt, akustooptisk effekt, magnetooptisk effekt, termooptisk effekt og så videre i sammensætningen af den integrerede optiske bane.
2. Forskning og anvendelse af integreret optik
Integreret optik anvendes i vid udstrækning inden for forskellige områder såsom industri, militær og økonomi, men den anvendes primært i følgende aspekter:
1. Kommunikations- og optiske netværk
Optisk integrerede enheder er den vigtigste hardware til at realisere optiske kommunikationsnetværk med høj hastighed og stor kapacitet, herunder integrerede laserkilder med høj respons, bølgeledergitter-array-multipleksere med tæt bølgelængdedeling, smalbåndsrespons-integreret fotodetektor, routing-bølgelængdekonverter, hurtigrespons-optisk omskiftningsmatrix, lavtabs-multiple access-bølgelederstrålesplitter og så videre.
2. Fotonisk computer
Den såkaldte fotoncomputer er en computer, der bruger lys som transmissionsmedium for information. Fotoner er bosoner, som ikke har nogen elektrisk ladning, og lysstråler kan passere parallelt eller krydse hinanden uden at påvirke hinanden, hvilket har den medfødte evne til stor parallel behandling. Fotoniske computere har også fordelene ved stor informationslagerkapacitet, stærk anti-interferensevne, lave krav til miljøforhold og stærk fejltolerance. De mest grundlæggende funktionelle komponenter i fotoniske computere er integrerede optiske kontakter og integrerede optiske logikkomponenter.
3. Andre anvendelser, såsom optisk informationsprocessor, fiberoptisk sensor, fibergittersensor, fiberoptisk gyroskop osv.
Opslagstidspunkt: 28. juni 2023