Die konsep van geïntegreerde optika is in 1969 deur Dr. Miller van Bell Laboratories voorgestel. Geïntegreerde optika is 'n nuwe vakgebied wat optiese toestelle en hibriede optiese elektroniese toestelstelsels bestudeer en ontwikkel deur geïntegreerde metodes te gebruik op grond van opto-elektronika en mikro-elektronika. Die teoretiese basis van geïntegreerde optika is optika en opto-elektronika, wat golfoptika en inligtingsoptika, nie-lineêre optika, halfgeleieropto-elektronika, kristaloptika, dunfilmoptika, geleide golfoptika, gekoppelde modus- en parametriese interaksieteorie, dunfilm-optiese golfgeleiertoestelle en -stelsels insluit. Die tegnologiese basis is hoofsaaklik dunfilmtegnologie en mikro-elektroniese tegnologie. Die toepassingsveld van geïntegreerde optika is baie wyd, benewens optiese veselkommunikasie, optiese veselwaarnemingstegnologie, optiese inligtingverwerking, optiese rekenaar en optiese berging, is daar ander velde, soos materiaalwetenskapnavorsing, optiese instrumente, spektrale navorsing.
Eerstens, geïntegreerde optiese voordele
1. Vergelyking met diskrete optiese toestelstelsels
'n Diskrete optiese toestel is 'n tipe optiese toestel wat op 'n groot platform of optiese basis vasgemaak word om 'n optiese stelsel te vorm. Die grootte van die stelsel is in die orde van 1m2, en die dikte van die straal is ongeveer 1cm. Benewens die groot grootte, is montering en aanpassing ook moeiliker. Die geïntegreerde optiese stelsel het die volgende voordele:
1. Liggolwe versprei in optiese golfgidse, en liggolwe is maklik om te beheer en hul energie te handhaaf.
2. Integrasie bring stabiele posisionering. Soos hierbo genoem, verwag geïntegreerde optika om verskeie toestelle op dieselfde substraat te maak, sodat daar geen monteringsprobleme is wat diskrete optika het nie, sodat die kombinasie stabiel kan wees, sodat dit ook meer aanpasbaar is by omgewingsfaktore soos vibrasie en temperatuur.
(3) Die toestelgrootte en interaksielengte word verkort; Die geassosieerde elektronika werk ook teen laer spannings.
4. Hoë drywingsdigtheid. Die lig wat langs die golfgeleier oorgedra word, is beperk tot 'n klein plaaslike ruimte, wat lei tot 'n hoë optiese drywingsdigtheid, wat dit maklik maak om die nodige toestel-bedryfsdrempels te bereik en met nie-lineêre optiese effekte te werk.
5. Geïntegreerde optika word gewoonlik geïntegreer op 'n sentimeter-skaal substraat, wat klein in grootte en lig in gewig is.
2. Vergelyking met geïntegreerde stroombane
Die voordele van optiese integrasie kan in twee aspekte verdeel word, een is om die geïntegreerde elektroniese stelsel (geïntegreerde stroombaan) te vervang met die geïntegreerde optiese stelsel (geïntegreerde optiese stroombaan); die ander hou verband met die optiese vesel en diëlektriese vlak optiese golfgeleier wat die liggolf lei in plaas van draad of koaksiale kabel om die sein oor te dra.
In 'n geïntegreerde optiese pad word die optiese elemente op 'n wafer-substraat gevorm en verbind deur optiese golfgidse wat binne of op die oppervlak van die substraat gevorm word. Die geïntegreerde optiese pad, wat optiese elemente op dieselfde substraat in die vorm van dun film integreer, is 'n belangrike manier om die miniaturisering van die oorspronklike optiese stelsel op te los en die algehele werkverrigting te verbeter. Die geïntegreerde toestel het die voordele van klein grootte, stabiele en betroubare werkverrigting, hoë doeltreffendheid, lae kragverbruik en maklike gebruik.
Oor die algemeen sluit die voordele van die vervanging van geïntegreerde stroombane met geïntegreerde optiese stroombane verhoogde bandwydte, golflengtedelingsmultipleksering, multipleksskakeling, klein koppelverlies, klein grootte, ligte gewig, lae kragverbruik, goeie bondelvoorbereidingsekonomie en hoë betroubaarheid in. As gevolg van die verskillende interaksies tussen lig en materie, kan nuwe toestelfunksies ook gerealiseer word deur verskeie fisiese effekte soos fotoëlektriese effek, elektro-optiese effek, akoesto-optiese effek, magneto-optiese effek, termo-optiese effek en so aan in die samestelling van die geïntegreerde optiese pad te gebruik.
2. Navorsing en toepassing van geïntegreerde optika
Geïntegreerde optika word wyd gebruik in verskeie velde soos nywerheid, militêr en ekonomie, maar dit word hoofsaaklik in die volgende aspekte gebruik:
1. Kommunikasie- en optiese netwerke
Optiese geïntegreerde toestelle is die sleutelhardeware om hoëspoed- en grootkapasiteit-optiese kommunikasienetwerke te realiseer, insluitend hoëspoed-respons-geïntegreerde laserbron, golfgeleierroosterskikking-digte golflengtedelingsmultiplekser, smalbandrespons-geïntegreerde fotodetektor, roeteringsgolflengte-omskakelaar, vinnige respons optiese skakelmatriks, lae-verlies veelvuldige toegangsgolfgeleier-straalsplitter en so aan.
2. Fotoniese rekenaar
Die sogenaamde fotonrekenaar is 'n rekenaar wat lig as die oordragmedium van inligting gebruik. Fotone is bosone, wat geen elektriese lading het nie, en ligstrale kan parallel of kruis beweeg sonder om mekaar te beïnvloed, wat die aangebore vermoë van goeie parallelle verwerking het. Fotoniese rekenaars het ook die voordele van groot inligtingbergingskapasiteit, sterk anti-interferensievermoë, lae vereistes vir omgewingstoestande en sterk fouttoleransie. Die mees basiese funksionele komponente van fotoniese rekenaars is geïntegreerde optiese skakelaars en geïntegreerde optiese logika-komponente.
3. Ander toepassings, soos optiese inligtingverwerker, veseloptiese sensor, veselroostersensor, veseloptiese giroskoop, ens.
Plasingstyd: 28 Junie 2023