Conceptul de optică integrată a fost propus de Dr. Miller de la Laboratoarele Bell în 1969. Optica integrată este un subiect nou care studiază și dezvoltă dispozitive optice și sisteme de dispozitive electronice optice hibride folosind metode integrate pe baza optoelectronicii și microelectronicii.Baza teoretică a opticii integrate este optica și optoelectronica, implicând optica unde și optica informațională, optica neliniară, optoelectronica semiconductoare, optica cu cristale, optica cu film subțire, optică cu unde ghidate, modul cuplat și teoria interacțiunii parametrice, dispozitive și sisteme de ghidaj de undă optice cu film subțire.Baza tehnologică este în principal tehnologia filmelor subțiri și tehnologia microelectronică.Domeniul de aplicare al opticii integrate este foarte larg, în plus față de comunicarea cu fibre optice, tehnologia de detectare a fibrei optice, procesarea informațiilor optice, computerul optic și stocarea optică, există și alte domenii, cum ar fi cercetarea științei materialelor, instrumentele optice, cercetarea spectrală.
În primul rând, avantajele optice integrate
1. Comparație cu sisteme optice discrete
Dispozitivul optic discret este un tip de dispozitiv optic fixat pe o platformă mare sau pe o bază optică pentru a forma un sistem optic.Dimensiunea sistemului este de ordinul a 1m2, iar grosimea grinzii este de aproximativ 1cm.Pe lângă dimensiunile mari, asamblarea și reglarea sunt, de asemenea, mai dificile.Sistemul optic integrat are următoarele avantaje:
1. Undele luminoase se propagă în ghiduri de undă optice, iar undele luminoase sunt ușor de controlat și menținut energia lor.
2. Integrarea aduce o poziționare stabilă.După cum s-a menționat mai sus, optica integrată se așteaptă să realizeze mai multe dispozitive pe același substrat, deci nu există probleme de asamblare pe care optica discretă le are, astfel încât combinația să poată fi stabilă, astfel încât să fie și mai adaptabilă la factorii de mediu precum vibrațiile și temperatura. .
(3) Mărimea dispozitivului și lungimea interacțiunii sunt scurtate;Electronica asociată funcționează și la tensiuni mai mici.
4. Densitate mare de putere.Lumina transmisă de-a lungul ghidului de undă este limitată într-un spațiu local mic, rezultând o densitate mare de putere optică, care este ușor de atins pragurile necesare de funcționare a dispozitivului și de a lucra cu efecte optice neliniare.
5. optica integrată este în general integrată pe un substrat la scară centimetrică, care este de dimensiuni mici și greutate redusă.
2. Comparație cu circuitele integrate
Avantajele integrării optice pot fi împărțite în două aspecte, unul este înlocuirea sistemului electronic integrat (circuit integrat) cu sistemul optic integrat (circuit optic integrat);Celălalt este legat de fibra optică și ghidul de undă optică plan dielectric care ghidează unda luminoasă în loc de sârmă sau cablu coaxial pentru a transmite semnalul.
Într-o cale optică integrată, elementele optice sunt formate pe un substrat de plachetă și conectate prin ghiduri de undă optice formate în interiorul sau pe suprafața substratului.Calea optică integrată, care integrează elemente optice pe același substrat sub formă de peliculă subțire, este o modalitate importantă de a rezolva miniaturizarea sistemului optic original și de a îmbunătăți performanța generală.Dispozitivul integrat are avantajele dimensiunilor mici, performanței stabile și fiabile, eficienței ridicate, consumului redus de energie și utilizării ușoare.
În general, avantajele înlocuirii circuitelor integrate cu circuite optice integrate includ lățimea de bandă crescută, multiplexarea pe diviziune a lungimii de undă, comutarea multiplexului, pierderea mică de cuplare, dimensiunea mică, greutatea redusă, consumul redus de energie, economia bună de pregătire a lotului și fiabilitatea ridicată.Datorită diferitelor interacțiuni dintre lumină și materie, noile funcții ale dispozitivului pot fi realizate și prin utilizarea diferitelor efecte fizice, cum ar fi efect fotoelectric, efect electro-optic, efect acusto-optic, efect magneto-optic, efect termo-optic și așa mai departe. compoziția căii optice integrate.
2. Cercetarea și aplicarea opticii integrate
Optica integrată este utilizată pe scară largă în diverse domenii precum industrie, militar și economie, dar este utilizată în principal în următoarele aspecte:
1. Comunicatii si retele optice
Dispozitivele optice integrate sunt hardware-ul cheie pentru realizarea rețelelor de comunicații optice de mare viteză și capacitate mare, inclusiv sursă laser integrată cu răspuns de mare viteză, multiplexor cu diviziune densă a lungimii de undă cu matrice de ghid de undă, fotodetector integrat cu răspuns în bandă îngustă, convertor de lungime de undă de rutare, matrice de comutare optică cu răspuns rapid, divizor de fascicul cu ghid de undă cu acces multiplu cu pierderi reduse și așa mai departe.
2. Calculator fotonic
Așa-numitul computer fotonic este un computer care folosește lumina ca mijloc de transmitere a informațiilor.Fotonii sunt bosoni, care nu au sarcină electrică, iar fasciculele de lumină pot trece paralel sau încrucișate fără a se afecta reciproc, ceea ce are capacitatea înnăscută de o mare procesare paralelă.Calculatorul fotonic are, de asemenea, avantajele unei capacități mari de stocare a informațiilor, capacitate puternică anti-interferență, cerințe scăzute pentru condițiile de mediu și toleranță puternică la erori.Cele mai de bază componente funcționale ale computerelor fotonice sunt comutatoarele optice integrate și componentele logice optice integrate.
3. Alte aplicații, cum ar fi procesorul de informații optice, senzorul cu fibră optică, senzorul cu rețea de fibre, giroscopul cu fibră optică etc.
Ora postării: 28-jun-2023