Integroidun optiikan konseptin esitti Dr. Miller Bell Laboratoriesista vuonna 1969. Integroitu optiikka on uusi aihe, joka tutkii ja kehittää optisia laitteita ja hybridioptisia elektroniikkalaitteita integroiduilla menetelmillä optoelektroniikan ja mikroelektroniikan pohjalta. Integroidun optiikan teoreettinen perusta on optiikka ja optoelektroniikka, mukaan lukien aaltooptiikka ja informaatiooptiikka, epälineaarinen optiikka, puolijohdeoptiikka, kideoptiikka, ohutkalvooptiikka, ohjattu aaltooptiikka, kytkentämoodi- ja parametrivuorovaikutusteoria, ohutkalvooptiset aaltoputkilaitteet ja -järjestelmät. Teknologinen perusta on pääasiassa ohutkalvoteknologiaa ja mikroelektroniikkatekniikkaa. Integroidun optiikan sovellusalue on erittäin laaja, optisen kuituviestinnän, optisen kuidun tunnistamistekniikan, optisen tiedonkäsittelyn, optisen tietokoneen ja optisen tallennuksen lisäksi on muita aloja, kuten materiaalitieteen tutkimus, optiset instrumentit, spektritutkimus.
Ensinnäkin integroidut optiset edut
1. Vertailu erillisiin optisiin laitejärjestelmiin
Diskreetti optinen laite on eräänlainen optinen laite, joka on kiinnitetty suurelle alustalle tai optiselle alustalle optisen järjestelmän muodostamiseksi. Järjestelmän koko on luokkaa 1m2 ja palkin paksuus noin 1cm. Suuren koon lisäksi kokoaminen ja säätö ovat myös vaikeampia. Integroidulla optisella järjestelmällä on seuraavat edut:
1. Valoaallot etenevät optisissa aaltoputkissa, ja valoaaltojen energiaa on helppo hallita ja ylläpitää.
2. Integrointi tuo vakaan paikantamisen. Kuten edellä mainittiin, integroitu optiikka odottaa tekevänsä useita laitteita samalle alustalle, joten erillisen optiikan kokoonpanoongelmia ei ole, jotta yhdistelmä voi olla vakaa, joten se on myös paremmin mukautuva ympäristötekijöihin, kuten tärinään ja lämpötilaan. .
(3) Laitteen kokoa ja vuorovaikutuksen pituutta lyhennetään; Myös siihen liittyvä elektroniikka toimii pienemmillä jännitteillä.
4. Suuri tehotiheys. Aaltoputkea pitkin kulkeva valo rajoittuu pieneen paikalliseen tilaan, mikä johtaa korkeaan optiseen tehotiheyteen, jolla on helppo saavuttaa tarvittavat laitteen toimintakynnykset ja työskennellä epälineaarisilla optisilla efekteillä.
5. Integroitu optiikka on yleensä integroitu sentin mittakaavaiselle alustalle, joka on kooltaan pieni ja kevyt.
2. Vertailu integroituihin piireihin
Optisen integroinnin edut voidaan jakaa kahteen osaan, joista toinen on integroidun elektronisen järjestelmän (integroitu piiri) korvaaminen integroidulla optisella järjestelmällä (integroitu optinen piiri); Toinen liittyy optiseen kuituun ja dielektriseen tasoon optiseen aaltoputkeen, jotka ohjaavat valoaaltoa johdon tai koaksiaalikaapelin sijaan signaalin välittämiseksi.
Integroidulla optisella tiellä optiset elementit muodostetaan kiekkosubstraatille ja yhdistetään optisilla aaltoputkilla, jotka on muodostettu substraatin sisään tai pinnalle. Integroitu optinen polku, joka integroi optiset elementit samalle alustalle ohutkalvon muodossa, on tärkeä tapa ratkaista alkuperäisen optisen järjestelmän miniatyrisointi ja parantaa yleistä suorituskykyä. Integroidun laitteen etuna on pieni koko, vakaa ja luotettava suorituskyky, korkea hyötysuhde, alhainen virrankulutus ja helppokäyttöisyys.
Yleisesti ottaen integroitujen piirien korvaamisen etuja integroiduilla optisilla piireillä ovat lisääntynyt kaistanleveys, aallonpituusjakoinen multipleksointi, multipleksointi, pieni kytkentähäviö, pieni koko, kevyt paino, alhainen virrankulutus, hyvä erävalmistuksen taloudellisuus ja korkea luotettavuus. Valon ja aineen erilaisten vuorovaikutusten vuoksi uusia laitetoimintoja voidaan toteuttaa myös käyttämällä erilaisia fyysisiä tehosteita, kuten valosähköefekti, sähkö-optinen efekti, akusto-optinen efekti, magneto-optinen efekti, termo-optinen efekti ja niin edelleen. integroidun optisen polun koostumus.
2. Integroidun optiikan tutkimus ja soveltaminen
Integroitua optiikkaa käytetään laajasti eri aloilla, kuten teollisuudessa, armeijassa ja taloudessa, mutta sitä käytetään pääasiassa seuraavissa asioissa:
1. Tietoliikenne ja optiset verkot
Optiset integroidut laitteet ovat avainlaitteisto nopeiden ja suuren kapasiteetin optisten tietoliikenneverkkojen toteuttamisessa, mukaan lukien nopea vaste integroitu laserlähde, aaltojohtohilaryhmän tiheä aallonpituusjakomultiplekseri, kapeakaistavaste integroitu valoilmaisin, reititysaallonpituusmuunnin, nopeavasteinen optinen kytkentämatriisi, pienihäviöinen monipääsyinen aaltoputkisäteen jakaja ja niin edelleen.
2. Fotoninen tietokone
Ns. fotonitietokone on tietokone, joka käyttää valoa tiedonsiirtovälineenä. Fotonit ovat bosoneja, joilla ei ole sähkövarausta, ja valonsäteet voivat kulkea rinnakkain tai ristikkäin vaikuttamatta toisiinsa, mikä on luontaista kykyä hyvin rinnakkaiseen käsittelyyn. Fotonisella tietokoneella on myös suuri tiedon tallennuskapasiteetti, vahva häiriönestokyky, alhaiset ympäristöolosuhteiden vaatimukset ja vahva vikasietokyky. Fotonitietokoneiden perustoiminnalliset komponentit ovat integroidut optiset kytkimet ja integroidut optiset logiikkakomponentit.
3. Muut sovellukset, kuten optinen tietoprosessori, kuituoptinen anturi, kuituhila-anturi, kuituoptinen gyroskooppi jne.
Postitusaika: 28.6.2023