Koncept integrirane optike predložio je dr. Miller iz Bell Laboratories 1969. godine. Integrirana optika je nova oblast koja proučava i razvija optičke uređaje i hibridne optičke elektronske sisteme koristeći integrirane metode na bazi optoelektronike i mikroelektronike. Teorijska osnova integrirane optike je optika i optoelektronika, uključujući talasnu optiku i informacionu optiku, nelinearnu optiku, poluprovodničku optoelektroniku, kristalnu optiku, optiku tankih filmova, optiku vođenih talasa, teoriju spregnutih modova i parametarskih interakcija, te uređaje i sisteme tankih optičkih talasovoda. Tehnološka osnova je uglavnom tehnologija tankih filmova i tehnologija mikroelektronike. Polje primjene integrirane optike je vrlo široko, pored komunikacije optičkim vlaknima, tehnologije detekcije optičkih vlakana, obrade optičkih informacija, optičkih računara i optičkog skladištenja, postoje i druga područja, kao što su istraživanje nauke o materijalima, optički instrumenti, spektralna istraživanja.
Prvo, prednosti integrirane optike
1. Poređenje sa diskretnim optičkim sistemima uređaja
Diskretni optički uređaj je vrsta optičkog uređaja fiksiranog na veliku platformu ili optičku bazu kako bi se formirao optički sistem. Veličina sistema je reda veličine 1 m2, a debljina snopa je oko 1 cm. Pored velike veličine, montaža i podešavanje su također teži. Integrisani optički sistem ima sljedeće prednosti:
1. Svjetlosni valovi se šire 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 sa sastavljanjem koje ima diskretna optika, tako da kombinacija može biti stabilna, a time i prilagodljivija faktorima okoline poput vibracija i temperature.
(3) Veličina uređaja i dužina interakcije su skraćeni; Pridružena elektronika također radi na nižim naponima.
4. Visoka gustoća snage. Svjetlost koja se prenosi duž talasovoda ograničena je na mali lokalni prostor, što rezultira visokom gustoćom optičke snage, koja lako omogućava postizanje potrebnih radnih pragova uređaja i rad s nelinearnim optičkim efektima.
5. integrirana optika je uglavnom integrirana na podlogu centimetarske veličine, koja je male veličine i lagane težine.
2. Poređenje sa integrisanim kolima
Prednosti optičke integracije mogu se podijeliti na dva aspekta, jedan je zamjena integriranog elektroničkog sistema (integrisanog kola) integriranim optičkim sistemom (integrisanim optičkim kolom); drugi se odnosi na optička vlakna i dielektrični ravni optički talasovod koji vode svjetlosni talas umjesto žice ili koaksijalnog kabla za prenos signala.
U integriranoj optičkoj putanji, optički elementi su formirani na pločici podloge i povezani optičkim talasovodima formiranim unutar ili na površini podloge. Integrirana optička putanja, koja integrira optičke elemente na istoj podlozi u obliku tankog filma, važan je način za rješavanje minijaturizacije originalnog optičkog sistema i poboljšanje ukupnih performansi. Integrirani uređaj ima prednosti male veličine, stabilnih i pouzdanih performansi, visoke efikasnosti, niske potrošnje energije i jednostavne upotrebe.
Općenito, prednosti zamjene integriranih kola integriranim optičkim kolima uključuju povećanu propusnost, multipleksiranje s podjelom valnih duljina, multipleksno preključivanje, mali gubitak sprege, malu veličinu, malu težinu, malu 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 efekat, elektrooptički efekat, akustično-optički efekat, magneto-optički efekat, termo-optički efekat i tako dalje u sastavu integriranog optičkog puta.
2. Istraživanje i primjena integrirane optike
Integrisana optika se široko koristi u raznim oblastima kao što su industrija, vojska i ekonomija, ali se uglavnom koristi u sljedećim aspektima:
1. Komunikacijske i optičke mreže
Optički integrirani uređaji su ključni 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 uskim odzivom, pretvarač valnih duljina usmjeravanja, matricu optičkog preključivanja brzog odziva, razdjelnik snopa valovoda s višestrukim pristupom s niskim gubicima i tako dalje.
2. Fotonski računar
Takozvani fotonski računar je računar koji koristi svjetlost kao medij za prijenos informacija. Fotoni su bozoni koji nemaju električni naboj, a svjetlosni snopovi mogu prolaziti paralelno ili se ukrštati bez međusobnog uticaja, što im daje urođenu sposobnost velike paralelne obrade. Fotonski računar također ima prednosti velikog kapaciteta pohrane informacija, snažne otpornosti na interferenciju, niskih zahtjeva za uslove okoline i snažne tolerancije na greške. Najosnovnije funkcionalne komponente fotonskih računara su integrirani optički prekidači i integrirane optičke logičke komponente.
3. Druge primjene, kao što su optički procesor informacija, senzor od optičkih vlakana, senzor s rešetkom od vlakana, žiroskop od optičkih vlakana itd.
Vrijeme objave: 28. juni 2023.