Integruotos optikos koncepciją 1969 m. pasiūlė dr. Milleris iš „Bell Laboratories“. Integruota optika yra nauja sritis, tirianti ir kurianti optinius įtaisus ir hibridines optinių elektroninių įtaisų sistemas, naudojant integruotus metodus, pagrįstus optoelektronika ir mikroelektronika. Integruotos optikos teorinis pagrindas yra optika ir optoelektronika, apimanti bangų optiką ir informacinę optiką, netiesinę optiką, puslaidininkinę optoelektroniką, kristalinę optiką, plonasluoksnę optiką, valdomųjų bangų optiką, susietosios modos ir parametrinės sąveikos teoriją, plonasluoksnius optinius bangolaidžius įtaisus ir sistemas. Technologinis pagrindas daugiausia yra plonasluoksnių technologijų ir mikroelektronikos technologijos. Integruotos optikos taikymo sritis yra labai plati, be optinių skaidulų ryšio, optinių skaidulų jutimo technologijos, optinio informacijos apdorojimo, optinių kompiuterių ir optinio saugojimo, yra ir kitų sričių, tokių kaip medžiagų mokslo tyrimai, optiniai prietaisai, spektriniai tyrimai.
Pirma, integruoti optiniai privalumai
1. Palyginimas su diskrečiųjų optinių įrenginių sistemomis
Diskretusis optinis įtaisas yra optinio įtaiso tipas, pritvirtintas prie didelės platformos arba optinio pagrindo, kad būtų suformuota optinė sistema. Sistemos dydis yra apie 1 m2, o spindulio storis – apie 1 cm. Be didelio dydžio, jį taip pat sunkiau surinkti ir reguliuoti. Integruota optinė sistema turi šiuos privalumus:
1. Šviesos bangos sklinda optiniuose bangolaidžiuose, o šviesos bangas lengva valdyti ir išlaikyti jų energiją.
2. Integracija užtikrina stabilų padėties nustatymą. Kaip minėta pirmiau, integruota optika tikisi sukurti kelis įrenginius ant to paties pagrindo, todėl nėra surinkimo problemų, su kuriomis susiduria atskira optika, todėl derinys gali būti stabilus ir lengviau pritaikomas prie aplinkos veiksnių, tokių kaip vibracija ir temperatūra.
(3) Įrenginio dydis ir sąveikos ilgis yra trumpesni; Susijusi elektronika taip pat veikia esant žemesnei įtampai.
4. Didelis galios tankis. Šviesa, praleidžiama bangolaidžiu, yra apribota maža lokalia erdve, todėl gaunamas didelis optinis galios tankis, kuris leidžia lengvai pasiekti reikiamus įrenginio veikimo slenksčius ir dirbti su netiesiniais optiniais efektais.
5. Integruota optika paprastai integruojama ant centimetro mastelio pagrindo, kuris yra mažo dydžio ir lengvas.
2. Palyginimas su integriniais grandynais
Optinės integracijos privalumus galima suskirstyti į du aspektus: vienas yra integruotos elektroninės sistemos (integrinės grandinės) pakeitimas integruota optine sistema (integrine optine grandine); kitas yra susijęs su optiniu pluoštu ir dielektriniu plokštuminiu optiniu bangolaidžiu, kuris nukreipia šviesos bangą, o ne laidu ar koaksialiniu kabeliu, kad perduotų signalą.
Integruotame optiniame kelyje optiniai elementai yra suformuoti ant plokštelės pagrindo ir sujungti optiniais bangolaidžiais, suformuotais pagrindo viduje arba paviršiuje. Integruotas optinis kelias, integruojantis optinius elementus ant to paties pagrindo plonos plėvelės pavidalu, yra svarbus būdas išspręsti originalios optinės sistemos miniatiūrizavimo problemą ir pagerinti bendrą našumą. Integruotas įrenginys turi mažo dydžio, stabilaus ir patikimo veikimo, didelio efektyvumo, mažo energijos suvartojimo ir paprasto naudojimo privalumus.
Apskritai, integrinių grandynų pakeitimo integruotomis optinėmis grandinėmis privalumai yra padidėjęs pralaidumas, bangos ilgio dalijimosi multipleksavimas, multipleksinis komutavimas, maži sujungimo nuostoliai, mažas dydis, lengvas svoris, mažas energijos suvartojimas, gera partijos paruošimo ekonomiškumas ir didelis patikimumas. Dėl įvairios šviesos ir materijos sąveikos, integruoto optinio kelio sudėtyje naudojant įvairius fizikinius efektus, tokius kaip fotoelektrinis efektas, elektrooptinis efektas, akustinis-optinis efektas, magnetooptinis efektas, termooptinis efektas ir kt., galima realizuoti naujas įrenginio funkcijas.
2. Integruotos optikos tyrimai ir taikymas
Integruota optika plačiai naudojama įvairiose srityse, tokiose kaip pramonė, kariuomenė ir ekonomika, tačiau daugiausia ji naudojama šiais aspektais:
1. Ryšių ir optiniai tinklai
Optiniai integruoti įrenginiai yra pagrindinė įranga, skirta įgyvendinti didelės spartos ir didelės talpos optinius ryšio tinklus, įskaitant didelės spartos reagavimo integruotą lazerinį šaltinį, bangolaidžio grotelių masyvo tankų bangos ilgio dalijimo multipleksorių, siaurajuosčio reagavimo integruotą fotodetektorių, maršruto parinkimo bangos ilgio keitiklį, greito reagavimo optinę perjungimo matricą, mažo nuostolio daugialypės prieigos bangolaidžio spindulių daliklį ir kt.
2. Fotoninis kompiuteris
Vadinamasis fotoninis kompiuteris yra kompiuteris, kuris naudoja šviesą kaip informacijos perdavimo terpę. Fotonai yra bozonai, neturintys elektros krūvio, o šviesos spinduliai gali sklisti lygiagrečiai arba kryžmiškai, nepaveikdami vienas kito, todėl pasižymi puikiu lygiagrečiu apdorojimu. Fotoninis kompiuteris taip pat pasižymi didele informacijos saugojimo talpa, didele apsauga nuo trukdžių, mažais aplinkos sąlygų reikalavimais ir dideliu atsparumu gedimams. Pagrindiniai fotoninių kompiuterių funkciniai komponentai yra integruoti optiniai jungikliai ir integruoti optiniai loginiai komponentai.
3. Kitos taikymo sritys, tokios kaip optinis informacijos procesorius, šviesolaidinis jutiklis, šviesolaidinio tinklelio jutiklis, šviesolaidinis giroskopas ir kt.
Įrašo laikas: 2023 m. birželio 28 d.