Het concept van geïntegreerde optica werd in 1969 naar voren gebracht door Dr. Miller van Bell Laboratories. Geïntegreerde optica is een nieuw onderwerp dat optische apparaten en hybride optische elektronische apparaatsystemen bestudeert en ontwikkelt met behulp van geïntegreerde methoden op basis van opto-elektronica en micro-elektronica.De theoretische basis van geïntegreerde optica is optica en opto-elektronica, waarbij golfoptica en informatie-optica, niet-lineaire optica, halfgeleider-opto-elektronica, kristaloptica, dunne-filmoptica, geleide-golfoptica, gekoppelde modus en parametrische interactietheorie, dunne-film optische golfgeleiderapparaten en -systemen betrokken zijn.De technologische basis is vooral dunnefilmtechnologie en micro-elektronicatechnologie.Het toepassingsgebied van geïntegreerde optica is zeer breed. Naast optische vezelcommunicatie, optische vezeldetectietechnologie, optische informatieverwerking, optische computers en optische opslag zijn er nog andere gebieden, zoals materiaalwetenschappelijk onderzoek, optische instrumenten en spectraal onderzoek.
Ten eerste geïntegreerde optische voordelen
1. Vergelijking met discrete optische apparaatsystemen
Een discreet optisch apparaat is een type optisch apparaat dat op een groot platform of een optische basis is bevestigd om een optisch systeem te vormen.De grootte van het systeem ligt in de orde van 1 m2 en de dikte van de balk is ongeveer 1 cm.Naast het grote formaat is ook de montage en afstelling lastiger.Het geïntegreerde optische systeem heeft de volgende voordelen:
1. Lichtgolven planten zich voort in optische golfgeleiders, en lichtgolven zijn gemakkelijk te controleren en hun energie te behouden.
2. Integratie zorgt voor een stabiele positionering.Zoals hierboven vermeld, verwacht geïntegreerde optica meerdere apparaten op hetzelfde substraat te maken, dus er zijn geen montageproblemen die discrete optica hebben, zodat de combinatie stabiel kan zijn, zodat deze ook beter aanpasbaar is aan omgevingsfactoren zoals trillingen en temperatuur .
(3) De apparaatgrootte en interactielengte zijn verkort;De bijbehorende elektronica werkt ook op lagere spanningen.
4. Hoge vermogensdichtheid.Het licht dat langs de golfgeleider wordt doorgelaten, is beperkt tot een kleine lokale ruimte, wat resulteert in een hoge optische vermogensdichtheid, waardoor het gemakkelijk is om de noodzakelijke bedrijfsdrempels van het apparaat te bereiken en met niet-lineaire optische effecten te werken.
5. Geïntegreerde optica wordt over het algemeen geïntegreerd op een substraat op centimeterschaal, dat klein van formaat en licht van gewicht is.
2. Vergelijking met geïntegreerde schakelingen
De voordelen van optische integratie kunnen in twee aspecten worden verdeeld: één is het vervangen van het geïntegreerde elektronische systeem (geïntegreerde schakeling) door het geïntegreerde optische systeem (geïntegreerde optische schakeling);De andere heeft betrekking op de optische vezel en de optische golfgeleider met diëlektrische vlak die de lichtgolf geleiden in plaats van draad of coaxiale kabel om het signaal te verzenden.
In een geïntegreerd optisch pad worden de optische elementen gevormd op een wafelsubstraat en verbonden door optische golfgeleiders die binnen of op het oppervlak van het substraat zijn gevormd.Het geïntegreerde optische pad, dat optische elementen op hetzelfde substraat integreert in de vorm van dunne film, is een belangrijke manier om de miniaturisatie van het oorspronkelijke optische systeem op te lossen en de algehele prestaties te verbeteren.Het geïntegreerde apparaat heeft de voordelen van een klein formaat, stabiele en betrouwbare prestaties, hoge efficiëntie, laag stroomverbruik en eenvoudig gebruik.
Over het algemeen omvatten de voordelen van het vervangen van geïntegreerde schakelingen door geïntegreerde optische schakelingen een grotere bandbreedte, multiplexing met golflengteverdeling, multiplexschakeling, klein koppelverlies, klein formaat, laag gewicht, laag energieverbruik, goede batchvoorbereiding en hoge betrouwbaarheid.Vanwege de verschillende interacties tussen licht en materie kunnen nieuwe apparaatfuncties ook worden gerealiseerd door gebruik te maken van verschillende fysieke effecten, zoals foto-elektrisch effect, elektro-optisch effect, akoestisch-optisch effect, magneto-optisch effect, thermo-optisch effect enzovoort. de samenstelling van het geïntegreerde optische pad.
2. Onderzoek en toepassing van geïntegreerde optica
Geïntegreerde optica wordt veel gebruikt in verschillende domeinen, zoals de industrie, het leger en de economie, maar wordt vooral gebruikt in de volgende aspecten:
1. Communicatie en optische netwerken
Optisch geïntegreerde apparaten zijn de belangrijkste hardware om optische communicatienetwerken met hoge snelheid en grote capaciteit te realiseren, waaronder een geïntegreerde laserbron met hoge snelheidsrespons, golfgeleiderroosterarray met dichte golflengteverdelingsmultiplexer, geïntegreerde fotodetector met smalbandrespons, routeringsgolflengteomzetter, optische schakelmatrix met snelle respons, golfgeleiderbundelsplitter met lage verliezen en meervoudige toegang, enzovoort.
2. Fotonische computer
De zogenaamde fotoncomputer is een computer die licht gebruikt als transmissiemedium voor informatie.Fotonen zijn bosonen, die geen elektrische lading hebben, en lichtstralen kunnen parallel passeren of elkaar kruisen zonder elkaar te beïnvloeden, wat het aangeboren vermogen heeft tot grote parallelle verwerking.Fotonische computers hebben ook de voordelen van een grote informatieopslagcapaciteit, een sterk anti-interferentievermogen, lage eisen aan omgevingsomstandigheden en een sterke fouttolerantie.De meest fundamentele functionele componenten van fotonische computers zijn geïntegreerde optische schakelaars en geïntegreerde optische logische componenten.
3. Andere toepassingen, zoals optische informatieprocessor, glasvezelsensor, vezelroostersensor, glasvezelgyroscoop, enz.
Posttijd: 28 juni 2023