Концепцията за интегрирана оптика беше представена от д -р Милър от Bell Laboratories през 1969 г. Интегрираната оптика е нов предмет, който изучава и разработва оптични устройства и хибридни оптични електронни системи за устройства, използвайки интегрирани методи въз основа на оптоелектроника и микроелектроника. Теоретичната основа на интегрираната оптика е оптика и оптоелектроника, включваща оптика на вълната и информационна оптика, нелинейна оптика, полупроводникова оптоелектроника, кристална оптика, тънка филмова оптика, оптика с ръководена вълна, съчетан режим и параметрична теория за взаимодействие, тънка филмова оптична вълноводни устройства и системи. Технологичната основа е главно технология на тънките филми и микроелектрониката. Полето на приложението на интегрираната оптика е много широко, в допълнение към комуникацията с оптични влакна, технологията за оптични влакна, оптична обработка на информация, оптичен компютър и оптично съхранение, има и други области, като изследвания на материалите, оптични инструменти, спектрални изследвания.
Първо, интегрирани оптични предимства
1. Сравнение с дискретни системи за оптични устройства
Дискретното оптично устройство е вид оптично устройство, фиксирано на голяма платформа или оптична основа за образуване на оптична система. Размерът на системата е от порядъка на 1M2, а дебелината на гредата е около 1 см. В допълнение към големия си размер, сглобяването и регулирането също са по -трудни. Интегрираната оптична система има следните предимства:
1. Леките вълни се разпространяват в оптични вълновода, а леките вълни са лесни за контрол и поддържане на енергията си.
2. Интеграцията носи стабилно позициониране. Както бе споменато по -горе, интегрираната оптика очаква да направи няколко устройства на един и същ субстрат, така че няма проблеми с монтажа, които имат дискретна оптика, така че комбинацията да може да бъде стабилна, така че да е по -адаптивна към факторите на околната среда като вибрация и температура.
(3) Размерът на устройството и дължината на взаимодействието са съкратени; Свързаната електроника също работи при по -ниски напрежения.
4. Висока плътност на мощността. Светлината, предавана по протежение на вълновода, е ограничена до малко локално пространство, което води до висока оптична плътност на мощността, което е лесно да се достигне до необходимите работни прагове на устройството и да се работи с нелинейни оптични ефекти.
5. Интегрираната оптика обикновено е интегрирана върху субстрат в сантиметър, който е с малък размер и светлина по тегло.
2. Сравнение с интегрирани схеми
Предимствата на оптичната интеграция могат да бъдат разделени на два аспекта, един е да се замени интегрираната електронна система (интегрирана схема) с интегрираната оптична система (интегрирана оптична верига); Другото е свързано с оптичното влакно и диелектричната равнина Оптичен вълновод, който ръководи светлинната вълна вместо тел или коаксиален кабел, за да предаде сигнала.
В интегриран оптичен път оптичните елементи се образуват върху субстрат на вафли и са свързани с оптични вълновода, образувани вътре или на повърхността на субстрата. Интегрираният оптичен път, който интегрира оптичните елементи върху един и същ субстрат под формата на тънък филм, е важен начин за решаване на миниатюризацията на оригиналната оптична система и подобряване на цялостната производителност. Интегрираното устройство има предимствата на малки размери, стабилна и надеждна производителност, висока ефективност, ниска консумация на енергия и лесна употреба.
Като цяло, предимствата на подмяната на интегрални схеми с интегрирани оптични вериги включват повишена честотна лента, мултиплексиране на делене на дължината на вълната, мултиплексно превключване, малка загуба на свързване, малък размер, леко тегло, ниска консумация на мощност, добра икономика на подготовка на партиди и висока надеждност. Поради различните взаимодействия между светлината и материята, новите функции на устройството могат да бъдат реализирани и чрез използване на различни физически ефекти, като фотоелектрически ефект, електрооптичен ефект, акутно-оптичен ефект, магнито-оптичен ефект, термо-оптичен ефект и така върху състава на интегрирания оптичен път.
2. Изследване и прилагане на интегрирана оптика
Интегрираната оптика се използва широко в различни области като индустрията, военните и икономиката, но се използва главно в следните аспекти:
1. Комуникация и оптични мрежи
Optical integrated devices are the key hardware to realize high speed and large capacity optical communication networks, including high-speed response integrated laser source, waveguide grating array dense wavelength division multiplexer, narrowband response integrated photodetector, routing wavelength converter, fast response optical switching matrix, low loss multiple access waveguide beam splitter and so on.
2. Фотонен компютър
Така нареченият фотонен компютър е компютър, който използва светлината като носител на предаване на информация. Фотоните са бозони, които нямат електрически заряд, а леките греди могат да преминават паралелно или да се пресичат, без да се засягат един друг, който има вродената способност за голяма паралелна обработка. Photony Computer има и предимствата на големия капацитет за съхранение на информация, силната способност за борба с интерференцията, ниските изисквания за условията на околната среда и силната толерантност на повредите. Най -основните функционални компоненти на фотонните компютри са интегрирани оптични превключватели и интегрирани оптични логически компоненти.
3. Други приложения, като оптичен информационен процесор, оптичен сензор, сензор за решетка на влакната, оптичен жироскоп с влакна и др.
Време за публикация: юни-28-2023