Begrebet integreret optik blev fremsat af Dr. Miller fra Bell Laboratories i 1969. Integreret optik er et nyt emne, som studerer og udvikler optiske enheder og hybride optiske elektroniske enhedssystemer ved hjælp af integrerede metoder på basis af optoelektronik og mikroelektronik. Det teoretiske grundlag for integreret optik er optik og optoelektronik, der involverer bølgeoptik og informationsoptik, ikke-lineær optik, halvlederoptoelektronik, krystaloptik, tyndfilmsoptik, guidet bølgeoptik, koblet modus og parametrisk interaktionsteori, tyndfilm optiske bølgelederenheder og systemer. Det teknologiske grundlag er hovedsageligt tyndfilmsteknologi og mikroelektronikteknologi. Anvendelsesområdet for integreret optik er meget bredt, ud over optisk fiberkommunikation, optisk fibersensorteknologi, optisk informationsbehandling, optisk computer og optisk lagring, er der andre områder, såsom materialevidenskabelig forskning, optiske instrumenter, spektral forskning.
For det første integrerede optiske fordele
1. Sammenligning med diskrete optiske enhedssystemer
Diskret optisk enhed er en type optisk enhed fastgjort på en stor platform eller optisk base for at danne et optisk system. Systemets størrelse er i størrelsesordenen 1m2, og bjælkens tykkelse er omkring 1cm. Udover den store størrelse er montering og justering også sværere. Det integrerede optiske system har følgende fordele:
1. Lysbølger forplanter sig i optiske bølgeledere, og lysbølger er nemme at kontrollere og vedligeholde deres energi.
2. Integration giver stabil positionering. Som nævnt ovenfor forventer integreret optik at lave flere enheder på samme underlag, så der er ingen monteringsproblemer, som diskret optik har, så kombinationen kan være stabil, så den også er mere tilpasningsdygtig til 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 er let at nå de nødvendige enhedsdriftstærskler og arbejde med ikke-lineære optiske effekter.
5. Integreret optik er generelt integreret på et substrat i centimeterskala, som er lille i størrelse og let i vægt.
2. Sammenligning med integrerede kredsløb
Fordelene ved optisk integration kan opdeles i to aspekter, det 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 dielektriske plan optiske bølgeleder, der leder lysbølgen i stedet for ledning eller koaksialkabel til at transmittere signalet.
I en integreret optisk vej er de optiske elementer dannet på et wafersubstrat og forbundet med optiske bølgeledere dannet inden i eller på overfladen af substratet. Den integrerede optiske vej, som integrerer optiske elementer på det samme substrat i form af tynd film, er en vigtig måde at løse miniaturiseringen af det originale optiske system og forbedre den samlede ydeevne på. 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, bølgelængdedelingsmultipleksing, multiplex-omskiftning, 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, elektro-optisk effekt, akusto-optisk effekt, magneto-optisk effekt, termo-optisk effekt og så videre i sammensætningen af den integrerede optiske vej.
2. Forskning og anvendelse af integreret optik
Integreret optik er meget udbredt inden for forskellige områder såsom industri, militær og økonomi, men det bruges hovedsageligt i følgende aspekter:
1. Kommunikation og optiske netværk
Optisk integrerede enheder er nøglehardwaren til at realisere optiske kommunikationsnetværk med høj hastighed og stor kapacitet, inklusive højhastighedsrespons integreret laserkilde, bølgeledergitter array tæt bølgelængdedelingsmultiplekser, smalbåndsrespons integreret fotodetektor, routingbølgelængdekonverter, hurtigrespons optisk switching matrix, lavt tab multiple adgang bølgeleder stråledeler 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 uden at påvirke hinanden, hvilket har den medfødte evne til stor parallel behandling. Fotonisk computer har også fordelene ved stor informationslagringskapacitet, stærk anti-interferensevne, lave krav til miljøforhold og stærk fejltolerance. De mest basale funktionelle komponenter i fotoniske computere er integrerede optiske kontakter og integrerede optiske logiske komponenter.
3. Andre applikationer, såsom optisk informationsprocessor, fiberoptisk sensor, fibergittersensor, fiberoptisk gyroskop osv.
Indlægstid: 28-jun-2023