Què és l'òptica integrada?

El concepte d'òptica integrada va ser proposat pel Dr. Miller de Bell Laboratories l'any 1969. L'òptica integrada és una nova assignatura que estudia i desenvolupa dispositius òptics i sistemes de dispositius electrònics òptics híbrids mitjançant mètodes integrats basats en optoelectrònica i microelectrònica. La base teòrica de l'òptica integrada és l'òptica i l'optoelectrònica, que inclou òptica d'ona i òptica de la informació, òptica no lineal, optoelectrònica semiconductora, òptica de cristall, òptica de pel·lícula fina, òptica d'ona guiada, teoria d'interacció paramètrica i mode acoblat, dispositius i sistemes de guia d'ones òptica de pel·lícula fina. La base tecnològica és principalment la tecnologia de pel·lícula fina i la tecnologia microelectrònica. El camp d'aplicació de l'òptica integrada és molt ampli, a més de la comunicació de fibra òptica, tecnologia de detecció de fibra òptica, processament d'informació òptica, ordinador òptic i emmagatzematge òptic, hi ha altres camps, com ara la investigació de la ciència dels materials, els instruments òptics, la investigació espectral.

En primer lloc, avantatges òptics integrats

1. Comparació amb sistemes de dispositius òptics discrets

El dispositiu òptic discret és un tipus de dispositiu òptic fixat en una gran plataforma o base òptica per formar un sistema òptic. La mida del sistema és de l'ordre d'1 m2 i el gruix de la biga és d'uns 1 cm. A més de la seva gran mida, el muntatge i l'ajust també són més difícils. El sistema òptic integrat té els següents avantatges:

1. Les ones de llum es propaguen en guies d'ones òptiques, i les ones de llum són fàcils de controlar i mantenir la seva energia.

2. La integració aporta un posicionament estable. Com s'ha esmentat anteriorment, l'òptica integrada preveu fer diversos dispositius sobre el mateix substrat, per la qual cosa no hi ha problemes de muntatge que tenen les òptiques discretes, de manera que la combinació pugui ser estable, de manera que també sigui més adaptable als factors ambientals com la vibració i la temperatura. .

(3) La mida del dispositiu i la longitud d'interacció s'escurcen; L'electrònica associada també funciona a tensions més baixes.

4. Alta densitat de potència. La llum transmesa al llarg de la guia d'ones es limita a un petit espai local, donant lloc a una alta densitat de potència òptica, que és fàcil d'assolir els llindars de funcionament del dispositiu necessaris i treballar amb efectes òptics no lineals.

5. Les òptiques integrades s'integren generalment en un substrat a escala centímetre, que és de mida petita i de pes lleuger.

2. Comparació amb circuits integrats

Els avantatges de la integració òptica es poden dividir en dos aspectes, un és substituir el sistema electrònic integrat (circuit integrat) pel sistema òptic integrat (circuit òptic integrat); L'altre està relacionat amb la fibra òptica i la guia d'ones òptica del pla dielèctric que guien l'ona de llum en lloc de filferro o cable coaxial per transmetre el senyal.

En un camí òptic integrat, els elements òptics es formen sobre un substrat d'hòsties i es connecten per guies d'ones òptiques formades dins o a la superfície del substrat. El camí òptic integrat, que integra elements òptics al mateix substrat en forma de pel·lícula fina, és una manera important de resoldre la miniaturització del sistema òptic original i millorar el rendiment general. El dispositiu integrat té els avantatges de mida petita, rendiment estable i fiable, alta eficiència, baix consum d'energia i fàcil ús.

En general, els avantatges de substituir circuits integrats per circuits òptics integrats inclouen un augment de l'amplada de banda, la multiplexació per divisió de longitud d'ona, la commutació múltiplex, una petita pèrdua d'acoblament, mida petita, pes lleuger, baix consum d'energia, bona economia de preparació de lots i alta fiabilitat. A causa de les diverses interaccions entre la llum i la matèria, les noves funcions del dispositiu també es poden realitzar mitjançant l'ús de diversos efectes físics com ara efecte fotoelèctric, efecte electro-òptic, efecte acústo-òptic, efecte magneto-òptic, efecte termo-òptic, etc. la composició del camí òptic integrat.

2. Recerca i aplicació de l'òptica integrada

L'òptica integrada s'utilitza àmpliament en diversos camps com la indústria, l'exèrcit i l'economia, però s'utilitza principalment en els aspectes següents:

1. Comunicacions i xarxes òptiques

Els dispositius òptics integrats són el maquinari clau per realitzar xarxes de comunicació òptica d'alta velocitat i gran capacitat, inclosa la font làser integrada de resposta d'alta velocitat, multiplexor de divisió de longitud d'ona densa de matriu de guies d'ona, fotodetector integrat de resposta de banda estreta, convertidor de longitud d'ona d'encaminament, matriu de commutació òptica de resposta ràpida, divisor de feix de guia d'ones d'accés múltiple de baixa pèrdua, etc.

2. Ordinador fotònic

L'anomenat ordinador de fotons és un ordinador que utilitza la llum com a mitjà de transmissió d'informació. Els fotons són bosons, que no tenen càrrega elèctrica, i els feixos de llum poden passar paral·lels o creuar-se sense afectar-se, la qual cosa té la capacitat innata d'un gran processament paral·lel. L'ordinador fotònic també té els avantatges d'una gran capacitat d'emmagatzematge d'informació, una forta capacitat anti-interferències, baixos requisits per a les condicions ambientals i una forta tolerància a errors. Els components funcionals més bàsics dels ordinadors fotònics són els interruptors òptics integrats i els components lògics òptics integrats.

3. Altres aplicacions, com ara processador d'informació òptica, sensor de fibra òptica, sensor de reixeta de fibra, giroscopi de fibra òptica, etc.