Az integrált optika koncepcióját Dr. Miller, a Bell Laboratories munkatársa vetette fel 1969-ben. Az integrált optika egy új tudományág, amely optikai eszközöket és hibrid optikai elektronikus eszközrendszereket tanulmányoz és fejleszt integrált módszerek segítségével, optoelektronika és mikroelektronika alapján. Az integrált optika elméleti alapja az optika és az optoelektronika, beleértve a hullámoptikát és az információs optikát, a nemlineáris optikát, a félvezető optoelektronikát, a kristályoptikát, a vékonyréteg-optikát, a vezetett hullámoptikát, a kapcsolt módusú és parametrikus kölcsönhatáselméletet, valamint a vékonyréteg-optikai hullámvezető eszközöket és rendszereket. A technológiai alap főként a vékonyréteg-technológia és a mikroelektronikai technológia. Az integrált optika alkalmazási területe igen széles, az optikai szálas kommunikáció, az optikai szálas érzékelési technológia, az optikai információfeldolgozás, az optikai számítógépek és az optikai tárolás mellett más területek is léteznek, mint például az anyagtudományi kutatás, az optikai eszközök, a spektrális kutatás.
Először is, az integrált optikai előnyök
1. Összehasonlítás diszkrét optikai eszközrendszerekkel
A diszkrét optikai eszköz egy olyan optikai eszköz, amelyet egy nagy platformra vagy optikai alapra rögzítenek, hogy optikai rendszert alkossanak. A rendszer mérete nagyságrendileg 1 m2, a nyaláb vastagsága pedig körülbelül 1 cm. Nagy mérete mellett az összeszerelése és beállítása is nehezebb. Az integrált optikai rendszer a következő előnyökkel rendelkezik:
1. A fényhullámok optikai hullámvezetőkben terjednek, és a fényhullámok könnyen szabályozhatók és energiájukat könnyű fenntartani.
2. Az integráció stabil pozicionálást eredményez. Amint azt fentebb említettük, az integrált optika több eszköz ugyanazon az aljzaton történő előállítását tervezi, így nincsenek olyan összeszerelési problémák, mint a diszkrét optikáknál, így a kombináció stabil lehet, és jobban alkalmazkodik a környezeti tényezőkhöz, például a rezgéshez és a hőmérséklethez.
(3) Az eszköz mérete és az interakció hossza lerövidül; A kapcsolódó elektronika is alacsonyabb feszültségen működik.
4. Nagy teljesítménysűrűség. A hullámvezetőn áthaladó fény kis lokális térbe korlátozódik, ami nagy optikai teljesítménysűrűséget eredményez, ami könnyen elérhetővé teszi a szükséges eszközműködési küszöbértékeket és nemlineáris optikai effektusokkal való munkát.
5. Az integrált optikákat általában centiméteres méretű hordozóra integrálják, amely kis méretű és könnyű.
2. Összehasonlítás az integrált áramkörökkel
Az optikai integráció előnyei két aspektusra oszthatók: az egyik az integrált elektronikus rendszer (integrált áramkör) integrált optikai rendszerrel (integrált optikai áramkörrel) való helyettesítése; a másik az optikai szálhoz és a dielektromos sík optikai hullámvezetőhöz kapcsolódik, amely a fényhullámot vezeti a vezeték vagy a koaxiális kábel helyett a jel továbbításához.
Egy integrált optikai útvonalban az optikai elemek egy lapkahordozón vannak kialakítva, és az aljzat belsejében vagy felületén kialakított optikai hullámvezetők kötik össze őket. Az integrált optikai útvonal, amely ugyanazon az aljzaton vékonyréteg formájában integrálja az optikai elemeket, fontos módja az eredeti optikai rendszer miniatürizálásának és az összteljesítmény javításának. Az integrált eszköz előnyei a kis méret, a stabil és megbízható teljesítmény, a nagy hatásfok, az alacsony energiafogyasztás és a könnyű használat.
Általánosságban elmondható, hogy az integrált áramkörök integrált optikai áramkörökkel való helyettesítésének előnyei közé tartozik a megnövelt sávszélesség, a hullámhossz-osztásos multiplexelés, a multiplex kapcsolás, a kis csatolási veszteség, a kis méret, a könnyű súly, az alacsony energiafogyasztás, a jó adagelőkészítési gazdaságosság és a nagy megbízhatóság. A fény és az anyag közötti különféle kölcsönhatásoknak köszönhetően új eszközfunkciók is megvalósíthatók különféle fizikai effektusok, például fotoelektromos hatás, elektrooptikai hatás, akusztooptikai hatás, magnetooptikai hatás, termooptikai hatás stb. felhasználásával az integrált optikai útvonal összetételében.
2. Integrált optika kutatása és alkalmazása
Az integrált optikát széles körben használják különféle területeken, például az iparban, a hadseregben és a gazdaságban, de főként a következő területeken alkalmazzák:
1. Kommunikációs és optikai hálózatok
Az optikai integrált eszközök kulcsfontosságú hardverek a nagy sebességű és nagy kapacitású optikai kommunikációs hálózatok megvalósításához, beleértve a nagy sebességű válaszidejű integrált lézerforrást, a hullámvezető rácsos tömbös sűrű hullámhossz-osztásos multiplexert, a keskeny sávú válaszidejű integrált fotodetektort, az útvonalválasztó hullámhossz-átalakítót, a gyors válaszidejű optikai kapcsolómátrixot, az alacsony veszteségű többszörös hozzáférésű hullámvezető nyalábosztót és így tovább.
2. Fotonikus számítógép
Az úgynevezett foton számítógép olyan számítógép, amely fényt használ információátviteli közegként. A fotonok bozonok, amelyeknek nincs elektromos töltésük, és a fénysugarak párhuzamosan vagy keresztezve haladhatnak át anélkül, hogy befolyásolnák egymást, ami a nagyszerű párhuzamos feldolgozási képességgel rendelkezik. A foton számítógép előnyei közé tartozik a nagy információtároló kapacitás, az erős interferencia-ellenállás, az alacsony környezeti feltételek és a nagy hibatűrés. A foton számítógépek legalapvetőbb funkcionális alkotóelemei az integrált optikai kapcsolók és az integrált optikai logikai alkatrészek.
3. Egyéb alkalmazások, például optikai információfeldolgozó, száloptikai érzékelő, száloptikai rácsérzékelő, száloptikai giroszkóp stb.
Közzététel ideje: 2023. június 28.