Koncept integrirane optike predstavio je dr. Miller iz Bell Laboratoriesa 1969. godine. Integrirana optika je novo područje koje proučava i razvija optičke uređaje i hibridne sustave optičkih elektroničkih uređaja korištenjem integriranih metoda na temelju optoelektronike i mikroelektronike. Teorijska osnova integrirane optike je optika i optoelektronika, uključujući valnu optiku i informacijsku optiku, nelinearnu optiku, poluvodičku optoelektroniku, kristalnu optiku, optiku tankih filmova, optiku vođenih valova, teoriju interakcije spregnutih modova i parametarskih načina rada, uređaje i sustave tankih optičkih valovoda. Tehnološka osnova je uglavnom tehnologija tankih filmova i mikroelektronika. Područje primjene integrirane optike je vrlo široko, osim optičke komunikacije, tehnologije optičkih vlakana, obrade optičkih informacija, optičkih računala i optičke pohrane, postoje i druga područja, kao što su istraživanje znanosti o materijalima, optički instrumenti, spektralna istraživanja.
Prvo, prednosti integrirane optike
1. Usporedba s diskretnim optičkim sustavima uređaja
Diskretni optički uređaj je vrsta optičkog uređaja pričvršćenog na veliku platformu ili optičku bazu kako bi se formirao optički sustav. Veličina sustava je reda veličine 1 m2, a debljina snopa je oko 1 cm. Osim velike veličine, montaža i podešavanje su također teži. Integrirani optički sustav ima sljedeće prednosti:
1. Svjetlosni valovi šire se u optičkim valovodima, a svjetlosne valove je lako kontrolirati i održavati njihovu energiju.
2. Integracija donosi stabilno pozicioniranje. Kao što je gore spomenuto, integrirana optika očekuje izradu nekoliko uređaja na istoj podlozi, tako da nema problema s montažom koje ima diskretna optika, tako da kombinacija može biti stabilna, tako da je i prilagodljivija čimbenicima okoline poput vibracija i temperature.
(3) Veličina uređaja i duljina interakcije su skraćene; Pridružena elektronika također radi na nižim naponima.
4. Visoka gustoća snage. Svjetlost koja se prenosi duž valovoda ograničena je na mali lokalni prostor, što rezultira visokom gustoćom optičke snage, koja lako omogućuje postizanje potrebnih radnih pragova uređaja i rad s nelinearnim optičkim efektima.
5. integrirana optika je općenito integrirana na centimetarsku podlogu, koja je male veličine i lagana.
2. Usporedba s integriranim krugovima
Prednosti optičke integracije mogu se podijeliti u dva aspekta, jedan je zamjena integriranog elektroničkog sustava (integriranog kruga) integriranim optičkim sustavom (integriranim optičkim krugom); drugi se odnosi na optička vlakna i dielektrični ravni optički valovod koji vode svjetlosni val umjesto žice ili koaksijalnog kabela za prijenos signala.
U integriranom optičkom putu, optički elementi su formirani na pločici i povezani optičkim valovodima formiranim unutar ili na površini podloge. Integrirani optički put, koji integrira optičke elemente na istoj podlozi u obliku tankog filma, važan je način rješavanja miniaturizacije izvornog optičkog sustava i poboljšanja ukupnih performansi. Integrirani uređaj ima prednosti male veličine, stabilnih i pouzdanih performansi, visoke učinkovitosti, niske potrošnje energije i jednostavnog korištenja.
Općenito, prednosti zamjene integriranih krugova integriranim optičkim krugovima uključuju povećanu propusnost, multipleksiranje s valnom podjelom, multipleksno preklapanje, mali gubitak sprege, malu veličinu, malu težinu, nisku potrošnju energije, dobru ekonomičnost pripreme serije i visoku pouzdanost. Zbog različitih interakcija između svjetlosti i materije, nove funkcije uređaja mogu se ostvariti i korištenjem različitih fizičkih efekata kao što su fotoelektrični efekt, elektrooptički efekt, akustično-optički efekt, magneto-optički efekt, termo-optički efekt i tako dalje u sastavu integriranog optičkog puta.
2. Istraživanje i primjena integrirane optike
Integrirana optika se široko koristi u raznim područjima kao što su industrija, vojska i gospodarstvo, ali se uglavnom koristi u sljedećim aspektima:
1. Komunikacijske i optičke mreže
Optički integrirani uređaji ključni su hardver za realizaciju optičkih komunikacijskih mreža velike brzine i velikog kapaciteta, uključujući integrirani laserski izvor velike brzine odziva, multiplekser s gustom podjelom valnih duljina s nizom rešetki valovoda, integrirani fotodetektor s uskopojasnim odzivom, pretvarač valnih duljina usmjeravanja, matricu optičkog preklapanja brzog odziva, razdjelnik snopa s višestrukim pristupom valovoda s niskim gubicima i tako dalje.
2. Fotonsko računalo
Takozvano fotonsko računalo je računalo koje koristi svjetlost kao medij za prijenos informacija. Fotoni su bozoni koji nemaju električni naboj, a svjetlosne zrake mogu prolaziti paralelno ili se križati bez utjecaja jedna na drugu, što im daje urođenu sposobnost velike paralelne obrade. Fotonsko računalo također ima prednosti velikog kapaciteta pohrane informacija, snažne sposobnosti sprječavanja smetnji, niskih zahtjeva za uvjete okoline i snažne tolerancije grešaka. Najosnovnije funkcionalne komponente fotonskih računala su integrirani optički prekidači i integrirane optičke logičke komponente.
3. Druge primjene, kao što su optički procesor informacija, senzor s optičkim vlaknima, senzor s rešetkom od vlakana, žiroskop s optičkim vlaknima itd.
Vrijeme objave: 28. lipnja 2023.