Què és l’òptica integrada?

El concepte d’òptica integrada va ser presentat pel doctor Miller de Bell Laboratories el 1969. L’òptica integrada és un nou subjecte que estudia i desenvolupa dispositius òptics i sistemes de dispositius electrònics òptics híbrids mitjançant mètodes integrats a partir d’optoelectrònica i microelectrònica. La base teòrica de l’òptica integrada és l’òptica i l’optoelectrònica, que impliquen òptiques d’ona i òptica d’informació, òptica no lineal, optoelectrònica de semiconductors, òptica de cristall, òptica de pel·lícula fina, òptica d’ona guiada, mode acoblat i teoria d’interacció paramètrica, dispositius i sistemes de guia d’ona òptica de pel·lícula fina. La base tecnològica és principalment la tecnologia de pel·lícules primes i la tecnologia de microelectrònica. El camp d’aplicació de l’òptica integrada és molt ampli, a més de la comunicació de fibra òptica, la tecnologia de detecció de fibra òptica, el processament d’informació òptica, l’ordinador òptic i l’emmagatzematge òptic, hi ha altres camps, com ara la investigació en ciències de materials, els instruments òptics, la investigació espectral.

Primer, avantatges òptics integrats

1. Comparació amb sistemes discrets de dispositius òptics

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

1. Les ones de llum es propaguen en guies d’ona 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, les òptiques integrades esperen fer diversos dispositius al mateix substrat, de manera que no hi ha problemes de muntatge que tinguin òptiques discretes, de manera que la combinació pot ser estable, de manera que també sigui més adaptable a factors ambientals com la vibració i la temperatura.

(3) la mida del dispositiu i la longitud de la interacció s’escurcen; L’electrònica associada també funciona a baixes tensions.

4. Densitat d’alta potència. La llum transmesa al llarg de la guia d’ona es limita a un petit espai local, donant lloc a una alta densitat de potència òptica, que és fàcil d’arribar als 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 de centímetre, de mida petita i de pes.

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’altra està relacionada amb la fibra òptica i la guia d’ona òptica del pla dielèctric que guia l’ona de llum en lloc del cable o cable coaxial per transmetre el senyal.

En una ruta òptica integrada, els elements òptics es formen en un substrat d’hòsties i es connecten per guies d’ona òptiques formades dins o a la superfície del substrat. La ruta òptica integrada, que integra elements òptics en el mateix substrat en forma de pel·lícula fina, és una manera important de resoldre la miniaturització del sistema òptic original i millorar el rendiment global. El dispositiu integrat té els avantatges de la mida petita, el rendiment estable i fiable, l’alta eficiència, el consum d’energia baixa i l’ús fàcil.

En general, els avantatges de substituir els circuits integrats per circuits òptics integrats inclouen un augment de l'amplada de banda, multiplexació de divisió de longitud d'ona, commutació múltiple, pèrdua petita d'acoblament, mida petita, pes de llum, consum baix d'energia, una bona economia de preparació per 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 diversos efectes físics com ara l'efecte fotoelèctric, l'efecte electro-òptic, l'efecte acústic, l'efecte magneto-òptic, l'efecte termo-òptic, etc.

2. Investigació i aplicació d’òptica integrada

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

1. Networks de comunicació i òptica

Els dispositius integrats òptics són el maquinari clau per realitzar xarxes de comunicació òptica d’alta velocitat i gran capacitat, incloses Font làser integrat de resposta d’alta velocitat, múltiples de divisió de longitud d’ona de la matriu de guies d’ona, una matriu de commutació òptica de resposta ràpida, baixa pèrdua múltiple de splitter de feix d’ona i així.

2. ordinador fotònic

L’anomenat ordinador fotó és un ordinador que utilitza la llum com a mitjà de transmissió d’informació. Els fotons són bosons, que no tenen càrrega elèctrica, i les bigues de llum poden passar paral·leles o creuades sense afectar -se, cosa que té la capacitat innat de gran processament paral·lel. L’ordinador fotònic també té els avantatges de la gran capacitat d’emmagatzematge d’informació, una forta capacitat anti-interferència, els requisits baixos per a les condicions ambientals i una forta tolerància a les falles. Els components funcionals més bàsics dels ordinadors fotònics són els commutadors òptics integrats i els components de lògica òptica integrada.

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