O que é óptica integrada?

O conceito de óptica integrada foi apresentada pelo Dr. Miller of Bell Laboratories em 1969. A Integrated Optics é um novo assunto que estuda e desenvolve dispositivos ópticos e sistemas de dispositivos eletrônicos ópticos híbridos usando métodos integrados com base em optoeletrônica e microeletrônica. A base teórica da óptica integrada é óptica e optoeletrônica, envolvendo óptica de ondas e óptica de informação, óptica não linear, optoeletrônica de semicondutores, óptica de cristal, óptica de ondas finas, ópticos de ondas guiadas, modo acoplado e teoria paramétrica de interação, finos de ondas de filmes de filme. A base tecnológica é principalmente a tecnologia de filmes finos e a tecnologia de microeletrônica. O campo de aplicação da óptica integrada é muito ampla, além de comunicação óptica de fibra, tecnologia de detecção de fibra óptica, processamento de informações ópticas, armazenamento óptico de computador e óptico, existem outros campos, como pesquisa de ciência do material, instrumentos ópticos, pesquisa espectral.

Primeiro, vantagens ópticas integradas

1. Comparação com sistemas de dispositivos ópticos discretos

O dispositivo óptico discreto é um tipo de dispositivo óptico fixado em uma grande plataforma ou base óptica para formar um sistema óptico. O tamanho do sistema é da ordem de 1M2 e a espessura do feixe é de cerca de 1 cm. Além de seu tamanho grande, a montagem e o ajuste também são mais difíceis. O sistema óptico integrado tem as seguintes vantagens:

1. Ondas de luz se propagam em guias de ondas ópticos e ondas leves são fáceis de controlar e manter sua energia.

2. A integração traz posicionamento estável. Como mencionado acima, a óptica integrada espera fazer vários dispositivos no mesmo substrato; portanto, não há problemas de montagem que a óptica discreta tenha, para que a combinação possa ser estável, para que também seja mais adaptável a fatores ambientais como vibração e temperatura.

(3) o tamanho do dispositivo e o comprimento da interação são reduzidos; Os eletrônicos associados também operam com tensões mais baixas.

4. Densidade de alta potência. A luz transmitida ao longo do guia de ondas é confinada a um pequeno espaço local, resultando em uma alta densidade de potência óptica, que é fácil atingir os limiares de operação do dispositivo necessários e trabalhar com efeitos ópticos não lineares.

5. A óptica integrada é geralmente integrada em um substrato em escala de centímetro, que é pequeno em tamanho e peso leve.

2. Comparação com circuitos integrados

As vantagens da integração óptica podem ser divididas em dois aspectos, uma é substituir o sistema eletrônico integrado (circuito integrado) pelo sistema óptico integrado (circuito óptico integrado); O outro está relacionado ao guia de onda óptico de fibra óptica e do plano dielétrico que guia a onda de luz em vez de fio ou cabo coaxial para transmitir o sinal.

Em um caminho óptico integrado, os elementos ópticos são formados em um substrato de wafer e conectados por guias de ondas ópticos formados dentro ou na superfície do substrato. O caminho óptico integrado, que integra elementos ópticos no mesmo substrato na forma de filme fino, é uma maneira importante de resolver a miniaturização do sistema óptico original e melhorar o desempenho geral. O dispositivo integrado tem as vantagens de tamanho pequeno, desempenho estável e confiável, alta eficiência, baixo consumo de energia e uso fácil.

Em geral, as vantagens de substituir os circuitos integrados por circuitos ópticos integrados incluem aumento da largura de banda, multiplexação por divisão de comprimento de onda, comutação multiplex, perda de acoplamento pequeno, tamanho pequeno, peso leve, baixo consumo de energia, boa economia de preparação em lote e alta confiabilidade. Devido às várias interações entre luz e matéria, as novas funções do dispositivo também podem ser realizadas usando vários efeitos físicos, como efeito fotoelétrico, efeito eletro-óptico, efeito acousto-óptico, efeito magneto-óptico, efeito termo-óptico e assim por diante na composição do caminho óptico integrado.

2. Pesquisa e aplicação de óptica integrada

A óptica integrada é amplamente usada em vários campos, como indústria, militar e economia, mas é usada principalmente nos seguintes aspectos:

1. Redes de comunicação e óptica

Dispositivos ópticos integrados são o hardware principal para realizar redes de comunicação óptica de alta velocidade e grande capacidade, incluindo fonte de resposta integrada de alta velocidade, multiplexador de comprimento de onda de comprimento de onda de guia de guia de ondas, resposta de banda estreita, com baixa resposta, compensador de baixa perda de compra de ondas de onda de comprimento de onda.

2. Computador fotônico

O chamado computador de fóton é um computador que usa luz como meio de transmissão de informações. Os fótons são bósons, que não têm carga elétrica, e as vigas de luz podem passar paralelas ou cruzar sem se afetar, o que tem a capacidade inata de um grande processamento paralelo. O computador fotônico também tem as vantagens de grande capacidade de armazenamento de informações, forte capacidade anti-interferência, baixos requisitos para condições ambientais e forte tolerância a falhas. Os componentes funcionais mais básicos dos computadores fotônicos são interruptores ópticos integrados e componentes lógicos ópticos integrados.

3. Outras aplicações, como processador de informações ópticas, sensor de fibra óptica, sensor de grade de fibra, giroscópio de fibra óptica, etc.