Konseptet med integrert optikk ble fremmet av Dr. Miller fra Bell Laboratories i 1969. Integrert optikk er et nytt fag som studerer og utvikler optiske enheter og hybride optiske elektroniske enheter ved bruk av integrerte metoder basert på optoelektronikk og mikroelektronikk. Det teoretiske grunnlaget for integrert optikk er optikk og optoelektronikk, som involverer bølgeoptikk og informasjonsoptikk, ikke-lineær optikk, halvlederoptoelektronikk, krystalloptikk, tynnfilmoptikk, guidet bølgeoptikk, koblet modus og parametrisk interaksjonsteori, tynnfilm optiske bølgelederenheter og systemer. Det teknologiske grunnlaget er hovedsakelig tynnfilmteknologi og mikroelektronikkteknologi. Bruksfeltet for integrert optikk er veldig bredt, i tillegg til optisk fiberkommunikasjon, optisk fibersensorteknologi, optisk informasjonsbehandling, optisk datamaskin og optisk lagring, er det andre felt, for eksempel materialvitenskapelig forskning, optiske instrumenter, spektralforskning.
For det første integrerte optiske fordeler
1. Sammenligning med diskrete optiske enhetssystemer
Diskret optisk enhet er en type optisk enhet festet på en stor plattform eller optisk base for å danne et optisk system. Størrelsen på systemet er i størrelsesorden 1m2, og tykkelsen på bjelken er ca. 1 cm. I tillegg til den store størrelsen er montering og justering også vanskeligere. Det integrerte optiske systemet har følgende fordeler:
1. Lysbølger forplanter seg i optiske bølgeledere, og lysbølger er enkle å kontrollere og vedlikeholde energien sin.
2. Integrasjon gir stabil posisjonering. Som nevnt ovenfor forventer integrert optikk å lage flere enheter på samme underlag, så det er ingen monteringsproblemer som diskret optikk har, slik at kombinasjonen kan være stabil, slik at den også er mer tilpasningsdyktig til miljøfaktorer som vibrasjon og temperatur .
(3) Enhetsstørrelsen og interaksjonslengden er forkortet; Den tilhørende elektronikken opererer også med lavere spenninger.
4. Høy effekttetthet. Lyset som sendes langs bølgelederen er begrenset til et lite lokalt rom, noe som resulterer i en høy optisk effekttetthet, som er lett å nå de nødvendige enhetens driftsterskler og arbeide med ikke-lineære optiske effekter.
5. integrert optikk er generelt integrert på et substrat i centimeterskala, som er lite i størrelse og lett i vekt.
2. Sammenligning med integrerte kretser
Fordelene med optisk integrasjon kan deles inn i to aspekter, den ene er å erstatte det integrerte elektroniske systemet (integrert krets) med det integrerte optiske systemet (integrert optisk krets); Den andre er relatert til optisk fiber og dielektrisk plan optisk bølgeleder som leder lysbølgen i stedet for ledning eller koaksialkabel for å overføre signalet.
I en integrert optisk bane er de optiske elementene formet på et wafersubstrat og forbundet med optiske bølgeledere formet inne i eller på overflaten av substratet. Den integrerte optiske banen, som integrerer optiske elementer på samme underlag i form av tynn film, er en viktig måte å løse miniatyriseringen av det originale optiske systemet og forbedre den generelle ytelsen. Den integrerte enheten har fordelene med liten størrelse, stabil og pålitelig ytelse, høy effektivitet, lavt strømforbruk og enkel bruk.
Generelt inkluderer fordelene ved å erstatte integrerte kretser med integrerte optiske kretser økt båndbredde, bølgelengdedelingsmultipleksing, multiplekssvitsjing, lite koblingstap, liten størrelse, lett vekt, lavt strømforbruk, god batchforberedelsesøkonomi og høy pålitelighet. På grunn av de ulike interaksjonene mellom lys og materie, kan nye enhetsfunksjoner også realiseres ved å bruke ulike fysiske effekter som fotoelektrisk effekt, elektro-optisk effekt, akusto-optisk effekt, magneto-optisk effekt, termo-optisk effekt og så videre i sammensetningen av den integrerte optiske banen.
2. Forskning og anvendelse av integrert optikk
Integrert optikk er mye brukt i forskjellige felt som industri, militær og økonomi, men den brukes hovedsakelig i følgende aspekter:
1. Kommunikasjon og optiske nettverk
Optiske integrerte enheter er nøkkelmaskinvaren for å realisere optiske kommunikasjonsnettverk med høy hastighet og stor kapasitet, inkludert integrert laserkilde med høyhastighetsrespons, tett bølgelengdedelingsmultiplekser for bølgeledergitter, integrert smalbåndsrespons integrert fotodetektor, routingbølgelengdeomformer, hurtigrespons optisk svitsjmatrise, lavt tap multi-tilgang bølgeleder stråledeler og så videre.
2. Fotonisk datamaskin
Den såkalte fotondatamaskinen er en datamaskin som bruker lys som overføringsmedium for informasjon. Fotoner er bosoner, som ikke har noen elektrisk ladning, og lysstråler kan passere parallelt eller krysse uten å påvirke hverandre, som har den medfødte evnen til stor parallell prosessering. Fotonisk datamaskin har også fordelene med stor informasjonslagringskapasitet, sterk anti-interferensevne, lave krav til miljøforhold og sterk feiltoleranse. De mest grunnleggende funksjonelle komponentene til fotoniske datamaskiner er integrerte optiske brytere og integrerte optiske logiske komponenter.
3. Andre applikasjoner, for eksempel optisk informasjonsprosessor, fiberoptisk sensor, fibergittersensor, fiberoptisk gyroskop, etc.
Innleggstid: 28. juni 2023