O que é óptica integrada?

O conceito de óptica integrada foi apresentado pelo Dr. Miller dos Laboratórios Bell em 1969. Óptica integrada 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 onda e óptica de informação, óptica não linear, optoeletrônica de semicondutores, óptica de cristal, óptica de filme fino, óptica de onda guiada, modo acoplado e teoria de interação paramétrica, dispositivos e sistemas de guia de onda óptico de filme fino.A base tecnológica é principalmente a tecnologia de filmes finos e a tecnologia microeletrônica.O campo de aplicação da óptica integrada é muito amplo, além da comunicação por fibra óptica, tecnologia de detecção de fibra óptica, processamento de informação óptica, computador óptico e armazenamento óptico, existem outros campos, como pesquisa em ciência de materiais, instrumentos ópticos, pesquisa espectral.

Primeiro, vantagens ópticas integradas

1. Comparação com sistemas de dispositivos ópticos discretos

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 da viga é de cerca de 1cm.Além do grande tamanho, a montagem e o ajuste também são mais difíceis.O sistema óptico integrado apresenta as seguintes vantagens:

1. As ondas de luz se propagam em guias de onda ópticos e as ondas de luz são fáceis de controlar e manter sua energia.

2. A integração traz um posicionamento estável.Como mencionado acima, a óptica integrada espera fazer vários dispositivos no mesmo substrato, para que não haja 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 a duração da interação são reduzidos;A eletrônica associada também opera em tensões mais baixas.

4. Alta densidade de 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 de atingir os limites operacionais necessários do dispositivo e trabalhar com efeitos ópticos não lineares.

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

2. Comparação com circuitos integrados

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

Num percurso óptico integrado, os elementos ópticos são formados num substrato de wafer e ligados por guias de onda ópticos formados no interior ou na superfície do substrato.O caminho óptico integrado, que integra elementos ópticos no mesmo substrato na forma de filme fino, é uma forma 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 fácil uso.

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

2. Pesquisa e aplicação de óptica integrada

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

1. Comunicação e redes ópticas

Dispositivos ópticos integrados são o hardware chave para realizar redes de comunicação óptica de alta velocidade e grande capacidade, incluindo fonte de laser integrada de resposta de alta velocidade, matriz de grade de guia de ondas multiplexador de divisão de comprimento de onda denso, fotodetector integrado de resposta de banda estreita, conversor de comprimento de onda de roteamento, matriz de comutação óptica de resposta rápida, divisor de feixe de guia de onda de acesso múltiplo de baixa perda e assim por diante.

2. Computador fotônico

O chamado computador fóton é um computador que utiliza a luz como meio de transmissão de informações.Os fótons são bósons, que não possuem carga elétrica, e os feixes de luz podem passar paralelos ou cruzar-se sem afetar uns aos outros, o que possui a capacidade inata de 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.