Ang konsepto ng integrated optics ay inihain ni Dr. Miller ng Bell Laboratories noong 1969. Ang integrated optics ay isang bagong paksa na nag-aaral at nagpapaunlad ng mga optical device at hybrid optical electronic device system gamit ang mga integrated methods batay sa optoelectronics at microelectronics. Ang teoretikal na batayan ng integrated optics ay ang optics at optoelectronics, na kinasasangkutan ng wave optics at information optics, nonlinear optics, semiconductor optoelectronics, crystal optics, thin film optics, guided wave optics, coupled mode at parametric interaction theory, thin film optical waveguide devices at systems. Ang teknolohikal na batayan ay pangunahing thin film technology at microelectronics technology. Malawak ang saklaw ng aplikasyon ng integrated optics, bukod sa optical fiber communication, optical fiber sensing technology, optical information processing, optical computer at optical storage, mayroon ding iba pang larangan, tulad ng pananaliksik sa material science, optical instruments, at spectral research.
Una, pinagsamang mga bentahe ng optika
1. Paghahambing sa mga discrete optical device system
Ang discrete optical device ay isang uri ng optical device na nakakabit sa isang malaking plataporma o optical base upang bumuo ng isang optical system. Ang laki ng sistema ay nasa order na 1m2, at ang kapal ng beam ay humigit-kumulang 1cm. Bukod sa malaking sukat nito, mas mahirap din ang pag-assemble at pagsasaayos. Ang integrated optical system ay may mga sumusunod na bentahe:
1. Ang mga alon ng liwanag ay kumakalat sa mga optical waveguide, at ang mga alon ng liwanag ay madaling kontrolin at mapanatili ang kanilang enerhiya.
2. Ang integrasyon ay nagdudulot ng matatag na pagpoposisyon. Gaya ng nabanggit sa itaas, inaasahan ng integrated optics na makagawa ng ilang device sa iisang substrate, kaya walang mga problema sa pag-assemble na mayroon ang discrete optics, upang ang kombinasyon ay maging matatag, upang mas madaling umangkop ito sa mga salik sa kapaligiran tulad ng vibration at temperatura.
(3) Pinaikli ang laki at haba ng interaksyon ng aparato; Ang mga kaugnay na elektroniko ay gumagana rin sa mas mababang boltahe.
4. Mataas na densidad ng kuryente. Ang liwanag na ipinapadala sa kahabaan ng waveguide ay nakakulong sa isang maliit na lokal na espasyo, na nagreresulta sa mataas na densidad ng kuryenteng optikal, na madaling maabot ang kinakailangang mga limitasyon ng pagpapatakbo ng aparato at gumagana sa mga nonlinear na optical effect.
5. Ang mga integrated optics ay karaniwang isinasama sa isang substrate na kasinglaki ng sentimetro, na maliit sa laki at magaan sa timbang.
2. Paghahambing sa mga integrated circuit
Ang mga bentahe ng optical integration ay maaaring hatiin sa dalawang aspeto, ang una ay ang pagpapalit ng integrated electronic system (integrated circuit) ng integrated optical system (integrated optical circuit); ang isa pa ay may kaugnayan sa optical fiber at dielectric plane optical waveguide na gumagabay sa light wave sa halip na wire o coaxial cable upang magpadala ng signal.
Sa isang integrated optical path, ang mga optical elements ay nabubuo sa isang wafer substrate at pinagdurugtong ng mga optical waveguide na nabuo sa loob o sa ibabaw ng substrate. Ang integrated optical path, na nagsasama ng mga optical elements sa iisang substrate sa anyo ng manipis na pelikula, ay isang mahalagang paraan upang malutas ang miniaturization ng orihinal na optical system at mapabuti ang pangkalahatang performance. Ang integrated device ay may mga bentahe ng maliit na sukat, matatag at maaasahang performance, mataas na efficiency, mababang power consumption at madaling gamitin.
Sa pangkalahatan, ang mga bentahe ng pagpapalit ng mga integrated circuit ng integrated optical circuits ay kinabibilangan ng mas mataas na bandwidth, wavelength division multiplexing, multiplex switching, maliit na coupling loss, maliit na sukat, magaan, mababang konsumo ng kuryente, mahusay na ekonomiya ng paghahanda ng batch, at mataas na pagiging maaasahan. Dahil sa iba't ibang interaksyon sa pagitan ng liwanag at materya, ang mga bagong tungkulin ng device ay maaari ring maisakatuparan sa pamamagitan ng paggamit ng iba't ibang pisikal na epekto tulad ng photoelectric effect, electro-optical effect, acousto-optical effect, magneto-optical effect, thermo-optical effect at iba pa sa komposisyon ng integrated optical path.
2. Pananaliksik at aplikasyon ng pinagsamang optika
Ang integrated optics ay malawakang ginagamit sa iba't ibang larangan tulad ng industriya, militar at ekonomiya, ngunit pangunahing ginagamit ito sa mga sumusunod na aspeto:
1. Mga network ng komunikasyon at optikal
Ang mga optical integrated device ang pangunahing hardware upang maisakatuparan ang mga high-speed at malalaking kapasidad na optical communication network, kabilang ang high-speed response integrated laser source, waveguide grating array dense wavelength division multiplexer, narrowband response integrated photodetector, routing wavelength converter, fast response optical switching matrix, low loss multiple access waveguide beam splitter at iba pa.
2. Kompyuter na potonik
Ang tinatawag na photon computer ay isang kompyuter na gumagamit ng liwanag bilang midyum ng paghahatid ng impormasyon. Ang mga photon ay mga boson, na walang karga ng kuryente, at ang mga sinag ng liwanag ay maaaring dumaan nang parallel o tumawid nang hindi naaapektuhan ang isa't isa, na may likas na kakayahan sa mahusay na parallel processing. Ang photonic computer ay mayroon ding mga bentahe ng malaking kapasidad sa pag-iimbak ng impormasyon, malakas na kakayahang anti-interference, mababang kinakailangan para sa mga kondisyon ng kapaligiran, at malakas na fault tolerance. Ang pinakasimpleng mga functional na bahagi ng mga photonic computer ay ang mga integrated optical switch at integrated optical logic component.
3. Iba pang mga aplikasyon, tulad ng optical information processor, fiber optic sensor, fiber grating sensor, fiber optic gyroscope, atbp.
Oras ng pag-post: Hunyo-28-2023