O concepto de óptica integrada foi presentado polo doutor Miller de laboratorios Bell en 1969. A óptica integrada é un novo tema que estuda e desenvolve dispositivos ópticos e sistemas de dispositivos electrónicos ópticos híbridos utilizando métodos integrados en función da optoelectrónica e da microelectrónica. A base teórica da óptica integrada é a óptica e a optoelectrónica, que inclúen óptica de onda e óptica de información, óptica non lineais, optoelectrónica de semiconductor, óptica de cristal, óptica de película fina, óptica de ondas guiadas, modo acoplado e teoría de interacción paramétrica de películas de película fina. A base tecnolóxica é principalmente tecnoloxía de películas finas e tecnoloxía de microelectrónica. O campo de aplicación da óptica integrada é moi amplo, ademais da comunicación de fibras ópticas, tecnoloxía de detección de fibras ópticas, procesamento de información óptica, computadora óptica e almacenamento óptico, hai outros campos, como investigación de ciencias de materiais, instrumentos ópticos, investigación espectral.
En primeiro lugar, vantaxes ópticas integradas
1. Comparación con sistemas de dispositivos ópticos discretos
O dispositivo óptico discreto é un tipo de dispositivo óptico fixado nunha gran plataforma ou base óptica para formar un sistema óptico. O tamaño do sistema é da orde de 1m2 e o grosor do feixe é de aproximadamente 1 cm. Ademais do seu gran tamaño, a montaxe e o axuste tamén son máis difíciles. O sistema óptico integrado ten as seguintes vantaxes:
1. As ondas lixeiras propagan en guías de onda ópticas e as ondas lixeiras son fáciles de controlar e manteñen a súa enerxía.
2. A integración trae posicionamento estable. Como se mencionou anteriormente, a óptica integrada espera facer varios dispositivos no mesmo substrato, polo que non hai problemas de montaxe que teñan a óptica discreta, de xeito que a combinación poida ser estable, de xeito que tamén sexa máis adaptable a factores ambientais como a vibración e a temperatura.
(3) o tamaño do dispositivo e a lonxitude de interacción son acurtados; A electrónica asociada tamén funciona a tensións máis baixas.
4. Alta densidade de potencia. A luz transmitida ao longo da guía de ondas está limitada a un pequeno espazo local, obtendo unha alta densidade de potencia óptica, que é fácil alcanzar os limiares de funcionamento do dispositivo necesario e traballar con efectos ópticos non lineais.
5. A óptica integrada xeralmente está integrada nun substrato a escala centímetro, de tamaño pequeno e de peso lixeiro.
2. Comparación con circuítos integrados
As vantaxes da integración óptica pódense dividir en dous aspectos, un é substituír o sistema electrónico integrado (circuíto integrado) polo sistema óptico integrado (circuíto óptico integrado); O outro está relacionado coa guía de onda óptica de fibra óptica e dieléctrico que guían a onda de luz en lugar de fío ou cable coaxial para transmitir o sinal.
Nunha ruta óptica integrada, os elementos ópticos fórmanse nun substrato de oblea e conectados por guías de onda ópticas formadas dentro ou na superficie do substrato. A ruta óptica integrada, que integra elementos ópticos no mesmo substrato en forma de película fina, é un xeito importante de resolver a miniaturización do sistema óptico orixinal e mellorar o rendemento global. O dispositivo integrado ten as vantaxes de pequeno tamaño, rendemento estable e fiable, alta eficiencia, baixo consumo de enerxía e fácil uso.
En xeral, as vantaxes de substituír circuítos integrados por circuítos ópticos integrados inclúen un aumento do ancho de banda, multiplexación de división de lonxitude de onda, conmutación de multiplex, pequena perda de acoplamiento, pequeno tamaño, peso lixeiro, baixo consumo de enerxía, boa economía de preparación por lotes e alta fiabilidade. Debido ás diversas interaccións entre luz e materia, tamén se poden realizar novas funcións do dispositivo empregando diversos efectos físicos como o efecto fotoeléctrico, o efecto electro-óptico, o efecto acousto-óptico, o efecto magneto-óptico, o efecto termo-óptico, etc.
2. Investigación e aplicación da óptica integrada
A óptica integrada é amplamente utilizada en varios campos como a industria, o militar e a economía, pero úsase principalmente nos seguintes aspectos:
1. Comunicación e redes ópticas
Os dispositivos integrados ópticos son o hardware clave para realizar redes de comunicación óptica de alta velocidade e gran capacidade, incluíndo fonte de láser integrado de resposta de alta velocidade, gama de onda array densa División de lonxitude de onda Multiplexer, resposta de banda estreita de banda integrada fotodetector integrado, enrutador Converter de lonxitude de onda, Matriz de conmutación óptica de resposta óptica de resposta rápida de baixa perda de acceso de onda de onda e así on.
2. Computadora fotónica
O chamado Photon Computer é un ordenador que usa luz como medio de transmisión de información. Os fotóns son bosóns, que non teñen carga eléctrica, e os feixes de luz poden pasar paralelos ou cruzar sen afectarse mutuamente, o que ten a capacidade innata dun gran procesamento paralelo. O ordenador fotónico tamén ten as vantaxes da gran capacidade de almacenamento de información, unha forte capacidade anti-interferencia, baixos requisitos para as condicións ambientais e unha forte tolerancia aos fallos. Os compoñentes funcionais máis básicos dos ordenadores fotónicos son interruptores ópticos integrados e compoñentes lóxicos ópticos integrados.
3. Outras aplicacións, como procesador de información óptica, sensor de fibra óptica, sensor de reixa de fibra, xiroscopio de fibra óptica, etc.
Tempo de publicación: xuño-28-2023