Η έννοια της ολοκληρωμένης οπτικής παρουσιάστηκε από τον Dr. Miller of Bell Laboratories το 1969. Η ολοκληρωμένη οπτική είναι ένα νέο θέμα το οποίο μελετά και αναπτύσσει οπτικές συσκευές και υβριδικά συστήματα οπτικών ηλεκτρονικών συσκευών χρησιμοποιώντας ολοκληρωμένες μεθόδους με βάση την οπτοηλεκτρονική και τη μικροηλεκτρονική. Η θεωρητική βάση της ολοκληρωμένης οπτικής είναι η οπτική και η οπτικοηλεκτρονική, η οποία περιλαμβάνει οπτική και οπτική πληροφόρηση, μη γραμμικά οπτικά, ημιαγωγούς οπτικοηλεκτρονικά, οπτική κρυστάλλου, οπτική λεπτή φιλμ, οπτική κύματος, συνδυασμένη λειτουργία και παραμετρική θεωρία αλληλεπίδρασης, συσκευές λεπτού φιλμ κυματοδογύρυθρου. Η τεχνολογική βάση είναι κυρίως τεχνολογία λεπτών φιλμ και τεχνολογία μικροηλεκτρονικής. Το πεδίο εφαρμογής της ολοκληρωμένης οπτικής είναι πολύ ευρύ, εκτός από την επικοινωνία οπτικών ινών, την τεχνολογία ανίχνευσης οπτικών ινών, την επεξεργασία οπτικών πληροφοριών, τον οπτικό υπολογιστή και την οπτική αποθήκευση, υπάρχουν και άλλα πεδία, όπως η έρευνα για την επιστήμη των υλικών, τα οπτικά όργανα, η φασματική έρευνα.
Πρώτον, ολοκληρωμένα οπτικά πλεονεκτήματα
1. Σύγκριση με διακριτά συστήματα οπτικών συσκευών
Η διακριτή οπτική συσκευή είναι ένας τύπος οπτικής συσκευής που στερεώνεται σε μια μεγάλη πλατφόρμα ή μια οπτική βάση για να σχηματίσει ένα οπτικό σύστημα. Το μέγεθος του συστήματος είναι της τάξης του 1M2 και το πάχος της δέσμης είναι περίπου 1cm. Εκτός από το μεγάλο μέγεθος, η συναρμολόγηση και η ρύθμιση είναι επίσης πιο δύσκολες. Το ολοκληρωμένο οπτικό σύστημα έχει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:
1. Τα φωτεινά κύματα διαδίδονται σε οπτικά κυματοδηγούς και τα ελαφρά κύματα είναι εύκολο να ελέγξουν και να διατηρήσουν την ενέργειά τους.
2. Η ολοκλήρωση φέρνει σταθερή τοποθέτηση. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η ολοκληρωμένη οπτική αναμένει να δημιουργήσει αρκετές συσκευές στο ίδιο υπόστρωμα, οπότε δεν υπάρχουν προβλήματα συναρμολόγησης που έχουν διακριτά οπτικά, έτσι ώστε ο συνδυασμός να είναι σταθερός, έτσι ώστε να είναι επίσης πιο προσαρμόσιμος σε περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως οι κραδασμοί και η θερμοκρασία.
(3) το μέγεθος της συσκευής και το μήκος αλληλεπίδρασης μειώνεται. Τα συσχετισμένα ηλεκτρονικά λειτουργούν επίσης σε χαμηλότερες τάσεις.
4. Πυκνότητα υψηλής ισχύος. Το φως που μεταδίδεται κατά μήκος του κυματοδηγού περιορίζεται σε ένα μικρό τοπικό χώρο, με αποτέλεσμα μια υψηλή πυκνότητα οπτικής ισχύος, η οποία είναι εύκολο να προσεγγίσει τα απαραίτητα όρια λειτουργίας της συσκευής και να λειτουργεί με μη γραμμικά οπτικά εφέ.
5. Η ενσωματωμένη οπτική ενσωματώνεται γενικά σε ένα υπόστρωμα κλίμακας εκατοστών, το οποίο είναι μικρό σε μέγεθος και ελαφρύ σε βάρος.
2. Σύγκριση με ολοκληρωμένα κυκλώματα
Τα πλεονεκτήματα της οπτικής ενσωμάτωσης μπορούν να χωριστούν σε δύο πτυχές, το ένα είναι να αντικατασταθεί το ενσωματωμένο ηλεκτρονικό σύστημα (ολοκληρωμένο κύκλωμα) με το ολοκληρωμένο οπτικό σύστημα (ενσωματωμένο οπτικό κύκλωμα). Το άλλο σχετίζεται με την οπτική κυματοδηγία οπτικών ινών και διηλεκτρικού επιπέδου που καθοδηγούν το κύμα φωτός αντί για καλώδιο ή ομοαξονικό καλώδιο για τη μετάδοση του σήματος.
Σε μια ενσωματωμένη οπτική διαδρομή, τα οπτικά στοιχεία σχηματίζονται σε ένα υπόστρωμα πλακιδίων και συνδέονται με οπτικά κυματοδηγούς που σχηματίζονται μέσα ή στην επιφάνεια του υποστρώματος. Η ολοκληρωμένη οπτική διαδρομή, η οποία ενσωματώνει τα οπτικά στοιχεία στο ίδιο υπόστρωμα με τη μορφή λεπτού φιλμ, είναι ένας σημαντικός τρόπος για την επίλυση της μικροσκοπικοποίησης του αρχικού οπτικού συστήματος και τη βελτίωση της συνολικής απόδοσης. Η ολοκληρωμένη συσκευή έχει τα πλεονεκτήματα μικρού μεγέθους, σταθερής και αξιόπιστης απόδοσης, υψηλής απόδοσης, χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας και εύκολης χρήσης.
Γενικά, τα πλεονεκτήματα της αντικατάστασης των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων με ολοκληρωμένα οπτικά κυκλώματα περιλαμβάνουν αυξημένο εύρος ζώνης, πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος, πολλαπλασιαστική εναλλαγή, μικρή απώλεια σύζευξης, μικρό μέγεθος, ελαφρύ βάρος, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, καλή οικονομία παρασκευής παρτίδας και υψηλή αξιοπιστία. Λόγω των διαφόρων αλληλεπιδράσεων μεταξύ φωτός και ύλης, οι νέες λειτουργίες της συσκευής μπορούν επίσης να πραγματοποιηθούν χρησιμοποιώντας διάφορες φυσικές επιδράσεις, όπως φωτοηλεκτρική επίδραση, ηλεκτρο-οπτική επίδραση, ακουστο-οπτική επίδραση, μαγνητο-οπτικό αποτέλεσμα, θερμο-οπτική επίδραση και ούτω καθεξής στη σύνθεση της ολοκληρωμένης οπτικής διαδρομής.
2. Έρευνα και εφαρμογή ολοκληρωμένων οπτικών
Η ολοκληρωμένη οπτική χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορους τομείς όπως η βιομηχανία, η στρατιωτική και η οικονομία, αλλά χρησιμοποιείται κυρίως στις ακόλουθες πτυχές:
1. Επικοινωνία και οπτικά δίκτυα
Οι οπτικές ενσωματωμένες συσκευές είναι το υλικό κλειδιού για την πραγματοποίηση δικτύων οπτικής επικοινωνίας υψηλής ταχύτητας και μεγάλης χωρητικότητας, συμπεριλαμβανομένης της ενσωματωμένης πηγής λέιζερ υψηλής ταχύτητας, της πυκνής διαίρεσης κύματος κυματοδηγού, της πυκνής διαίρεσης κύματος,
2. Φωτονικός υπολογιστής
Ο λεγόμενος υπολογιστής φωτονίων είναι ένας υπολογιστής που χρησιμοποιεί το φως ως μέσο μετάδοσης πληροφοριών. Τα φωτόνια είναι βοσόνια, τα οποία δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο, και οι ελαφριές δοκούς μπορούν να περάσουν παράλληλα ή σταυροί χωρίς να επηρεάζουν ο ένας τον άλλον, η οποία έχει την έμφυτη ικανότητα μεγάλης παράλληλης επεξεργασίας. Ο φωτονικός υπολογιστής έχει επίσης τα πλεονεκτήματα της μεγάλης χωρητικότητας αποθήκευσης πληροφοριών, της ισχυρής ικανότητας κατά των παρεμβολών, των χαμηλών απαιτήσεων για τις περιβαλλοντικές συνθήκες και της ισχυρής ανοχής σφάλματος. Τα πιο βασικά λειτουργικά στοιχεία των φωτονικών υπολογιστών είναι ενσωματωμένοι οπτικοί διακόπτες και ολοκληρωμένα εξαρτήματα οπτικής λογικής.
3. Άλλες εφαρμογές, όπως ο επεξεργαστής οπτικών πληροφοριών, ο αισθητήρας οπτικών ινών, ο αισθητήρας πλέγματος ινών, το γυροσκόπιο οπτικών ινών κ.λπ.
Χρόνος δημοσίευσης: Ιούνιος-28-2023