Konceptet med integrerad optik lades fram av Dr. Miller från Bell Laboratories 1969. Integrerad optik är ett nytt ämne som studerar och utvecklar optiska enheter och hybrida optiska elektroniska enhetssystem med hjälp av integrerade metoder på basis av optoelektronik och mikroelektronik. Den teoretiska grunden för integrerad optik är optik och optoelektronik, som involverar vågoptik och informationsoptik, olinjär optik, halvledaroptoelektronik, kristalloptik, tunnfilmsoptik, guidad vågoptik, kopplad mod och parametrisk interaktionsteori, optiska vågledaranordningar och system för tunnfilm. Den tekniska grunden är främst tunnfilmsteknik och mikroelektronikteknik. Tillämpningsområdet för integrerad optik är mycket brett, förutom optisk fiberkommunikation, optisk fiberavkänningsteknik, optisk informationsbehandling, optisk dator och optisk lagring, finns det andra områden, såsom materialvetenskaplig forskning, optiska instrument, spektralforskning.
Först, integrerade optiska fördelar
1. Jämförelse med diskreta optiska anordningssystem
Diskret optisk enhet är en typ av optisk enhet fäst på en stor plattform eller optisk bas för att bilda ett optiskt system. Systemets storlek är i storleksordningen 1m2 och tjockleken på balken är ca 1cm. Förutom sin stora storlek är montering och justering också svårare. Det integrerade optiska systemet har följande fördelar:
1. Ljusvågor utbreder sig i optiska vågledare, och ljusvågor är lätta att kontrollera och behålla sin energi.
2. Integration ger stabil positionering. Som nämnt ovan förväntar sig integrerad optik att göra flera enheter på samma substrat, så det finns inga monteringsproblem som diskret optik har, så att kombinationen kan vara stabil, så att den också är mer anpassningsbar till miljöfaktorer som vibrationer och temperatur .
(3) Enhetens storlek och interaktionslängd förkortas; Den tillhörande elektroniken arbetar också med lägre spänningar.
4. Hög effekttäthet. Ljuset som sänds ut längs vågledaren är begränsat till ett litet lokalt utrymme, vilket resulterar i en hög optisk effekttäthet, vilket är lätt att nå de nödvändiga enhetens drifttrösklar och arbeta med olinjära optiska effekter.
5. Integrerad optik är i allmänhet integrerad på ett substrat i centimeterskala, som är litet i storlek och lätt i vikt.
2. Jämförelse med integrerade kretsar
Fördelarna med optisk integration kan delas in i två aspekter, en är att ersätta det integrerade elektroniska systemet (integrerad krets) med det integrerade optiska systemet (integrerad optisk krets); Den andra är relaterad till den optiska fibern och den dielektriska planen optiska vågledaren som styr ljusvågen istället för tråd eller koaxialkabel för att överföra signalen.
I en integrerad optisk bana är de optiska elementen utformade på ett wafersubstrat och förbundna med optiska vågledare utformade inuti eller på ytan av substratet. Den integrerade optiska vägen, som integrerar optiska element på samma substrat i form av tunn film, är ett viktigt sätt att lösa miniatyriseringen av det ursprungliga optiska systemet och förbättra den övergripande prestandan. Den integrerade enheten har fördelarna med liten storlek, stabil och pålitlig prestanda, hög effektivitet, låg strömförbrukning och enkel användning.
I allmänhet inkluderar fördelarna med att ersätta integrerade kretsar med integrerade optiska kretsar ökad bandbredd, våglängdsmultiplexering, multiplexomkoppling, liten kopplingsförlust, liten storlek, låg vikt, låg energiförbrukning, god batchförberedelseekonomi och hög tillförlitlighet. På grund av de olika interaktionerna mellan ljus och materia kan nya enhetsfunktioner också realiseras genom att använda olika fysiska effekter såsom fotoelektrisk effekt, elektrooptisk effekt, akusto-optisk effekt, magneto-optisk effekt, termo-optisk effekt och så vidare i sammansättningen av den integrerade optiska vägen.
2. Forskning och tillämpning av integrerad optik
Integrerad optik används ofta inom olika områden som industri, militär och ekonomi, men den används huvudsakligen i följande aspekter:
1. Kommunikation och optiska nätverk
Optiskt integrerade enheter är nyckelhårdvaran för att realisera optiska kommunikationsnätverk med hög hastighet och stor kapacitet, inklusive höghastighetsrespons integrerad laserkälla, vågledargitter array täta våglängdsdelningsmultiplexer, smalbandsrespons integrerad fotodetektor, routing-våglängdsomvandlare, snabbrespons optisk växlingsmatris, Låg förlust fleråtkomst vågledare stråldelare och så vidare.
2. Fotonisk dator
Den så kallade fotondatorn är en dator som använder ljus som överföringsmedium för information. Fotoner är bosoner, som inte har någon elektrisk laddning, och ljusstrålar kan passera parallellt eller korsas utan att påverka varandra, vilket har den medfödda förmågan till stor parallell bearbetning. Fotonisk dator har också fördelarna med stor informationslagringskapacitet, stark anti-interferensförmåga, låga krav på miljöförhållanden och stark feltolerans. De mest grundläggande funktionella komponenterna i fotoniska datorer är integrerade optiska omkopplare och integrerade optiska logikkomponenter.
3. Andra applikationer, såsom optisk informationsprocessor, fiberoptisk sensor, fibergittersensor, fiberoptiskt gyroskop, etc.
Posttid: 2023-jun-28