Концепт интегрисане оптике изнео је др Милер из Белових лабораторија 1969. године. Интегрисана оптика је нова област која проучава и развија оптичке уређаје и хибридне оптичке електронске системе користећи интегрисане методе на бази оптоелектронике и микроелектронике. Теоријска основа интегрисане оптике је оптика и оптоелектроника, која обухвата таласну оптику и информациону оптику, нелинеарну оптику, полупроводничку оптоелектронику, кристалну оптику, оптику танких филмова, оптику вођених таласа, теорију спрегнутих модова и параметарских интеракција, уређаје и системе танких филмских оптичких таласовода. Технолошка основа је углавном технологија танких филмова и технологија микроелектронике. Поље примене интегрисане оптике је веома широко, поред комуникације оптичким влакнима, технологије сензора оптичких влакана, обраде оптичких информација, оптичких рачунара и оптичког складиштења, постоје и друга поља, као што су истраживање науке о материјалима, оптички инструменти, спектрална истраживања.
Прво, интегрисане оптичке предности
1. Поређење са дискретним оптичким системима уређаја
Дискретни оптички уређај је врста оптичког уређаја фиксираног на великој платформи или оптичкој бази како би се формирао оптички систем. Величина система је реда величине 1 м², а дебљина снопа је око 1 цм. Поред велике величине, монтажа и подешавање су такође тежи. Интегрисани оптички систем има следеће предности:
1. Светлосни таласи се шире у оптичким таласоводима, а светлосне таласе је лако контролисати и одржавати њихову енергију.
2. Интеграција доноси стабилно позиционирање. Као што је горе поменуто, интегрисана оптика очекује да направи неколико уређаја на истој подлози, тако да нема проблема са склапањем које има дискретна оптика, тако да комбинација може бити стабилна, тако да је такође прилагодљивија факторима околине као што су вибрације и температура.
(3) Величина уређаја и дужина интеракције су скраћене; Придружена електроника такође ради на нижим напонима.
4. Висока густина снаге. Светлост која се преноси дуж таласовода је ограничена на мали локални простор, што резултира високом густином оптичке снаге, што омогућава лако достизање потребних прагова рада уређаја и рад са нелинеарним оптичким ефектима.
5. интегрисана оптика је генерално интегрисана на подлогу центиметарског размера, која је мале величине и лагане тежине.
2. Поређење са интегрисаним колима
Предности оптичке интеграције могу се поделити на два аспекта, један је замена интегрисаног електронског система (интегрисаног кола) интегрисаним оптичким системом (интегрисаним оптичким колом); други се односи на оптичка влакна и диелектрични равни оптички таласовод који воде светлосни талас уместо жице или коаксијалног кабла за пренос сигнала.
У интегрисаној оптичкој путањи, оптички елементи су формирани на подлози од плочице и повезани оптичким таласоводима формираним унутар или на површини подлоге. Интегрисана оптичка путања, која интегрише оптичке елементе на истој подлози у облику танког филма, важан је начин за решавање минијатуризације оригиналног оптичког система и побољшање укупних перформанси. Интегрисани уређај има предности мале величине, стабилних и поузданих перформанси, високе ефикасности, мале потрошње енергије и једноставне употребе.
Генерално, предности замене интегрисаних кола интегрисаним оптичким колима укључују повећани пропусни опсег, мултиплексирање са поделом таласних дужина, мултиплексно пребацивање, мали губитак спрезања, малу величину, малу тежину, малу потрошњу енергије, добру економичност припреме серије и високу поузданост. Због различитих интеракција између светлости и материје, нове функције уређаја могу се остварити и коришћењем различитих физичких ефеката као што су фотоелектрични ефекат, електрооптички ефекат, акустооптички ефекат, магнетооптички ефекат, термооптички ефекат и тако даље у саставу интегрисаног оптичког пута.
2. Истраживање и примена интегрисане оптике
Интегрисана оптика се широко користи у разним областима као што су индустрија, војска и економија, али се углавном користи у следећим аспектима:
1. Комуникационе и оптичке мреже
Оптички интегрисани уређаји су кључни хардвер за реализацију оптичких комуникационих мрежа велике брзине и великог капацитета, укључујући ласерски извор са великим брзим одзивом, мултиплексор са густом поделом таласних дужина са решеткама таласног вода, интегрисани фотодетектор са уским одзивом, конвертор таласних дужина са усмеравањем, матрицу оптичког прекидача са брзим одзивом, раздвајач снопа са вишеструким приступом таласног вода са малим губицима и тако даље.
2. Фотонски рачунар
Такозвани фотонски рачунар је рачунар који користи светлост као медијум за пренос информација. Фотони су бозони, који немају електрично наелектрисање, а светлосни зраци могу пролазити паралелно или се укрштати без међусобног утицаја, што им даје урођену способност велике паралелне обраде. Фотонски рачунар такође има предности великог капацитета складиштења информација, јаке способности против сметњи, ниских захтева за услове околине и јаке толеранције на грешке. Најосновније функционалне компоненте фотонских рачунара су интегрисани оптички прекидачи и интегрисане оптичке логичке компоненте.
3. Друге примене, као што су оптички информациони процесор, сензор са оптичким влакнима, сензор са решетком од влакана, жироскоп са оптичким влакнима итд.
Време објаве: 28. јун 2023.