Канцэпцыя інтэграванай оптыкі была прапанавана доктарам Мілерам з Bell Laboratories у 1969 годзе. Інтэграваная оптыка — гэта новая галіна, якая вывучае і распрацоўвае аптычныя прылады і гібрыдныя аптычныя электронныя сістэмы з выкарыстаннем інтэграваных метадаў на аснове оптаэлектронікі і мікраэлектронікі. Тэарэтычнай асновай інтэграванай оптыкі з'яўляецца оптыка і оптаэлектроніка, якая ўключае хвалевую оптыку і інфармацыйную оптыку, нелінейную оптыку, паўправадніковую оптаэлектроніку, крыштальную оптыку, тонкаплёнкавую оптыку, хвалевую оптыку з накіраванымі хвалямі, тэорыю звязаных мод і параметрічнага ўзаемадзеяння, тонкаплёнкавыя аптычныя хваляводныя прылады і сістэмы. Тэхналагічнай асновай з'яўляюцца ў асноўным тэхналогія тонкіх плёнак і мікраэлектроніка. Сфера прымянення інтэграванай оптыкі вельмі шырокая, акрамя валаконна-аптычнай сувязі, тэхналогіі валаконна-аптычных датчыкаў, аптычнай апрацоўкі інфармацыі, аптычных вылічальных машын і аптычнага захоўвання, існуюць і іншыя галіны, такія як даследаванні ў галіне матэрыялазнаўства, аптычныя прыборы, спектральныя даследаванні.
Па-першае, перавагі інтэграванай аптыкі
1. Параўнанне з дыскрэтнымі аптычнымі сістэмамі прылад
Дыскрэтная аптычная прылада — гэта тып аптычнай прылады, замацаванай на вялікай платформе або аптычнай аснове для ўтварэння аптычнай сістэмы. Памер сістэмы складае каля 1 м², а таўшчыня прамяня — каля 1 см. Акрамя вялікіх памераў, зборка і налада таксама больш складаныя. Інтэграваная аптычная сістэма мае наступныя перавагі:
1. Святловыя хвалі распаўсюджваюцца ў аптычных хваляводах, і светлавыя хвалі лёгка кантраляваць і падтрымліваць іх энергію.
2. Інтэграцыя забяспечвае стабільнае пазіцыянаванне. Як ужо згадвалася вышэй, інтэграваная оптыка дазваляе ствараць некалькі прылад на адной падкладцы, таму няма праблем са зборкай, якія ўзнікаюць у дыскрэтнай оптыцы, таму камбінацыя можа быць стабільнай, а таксама лепш адаптавацца да фактараў навакольнага асяроддзя, такіх як вібрацыя і тэмпература.
(3) Памер прылады і даўжыня ўзаемадзеяння скарачаюцца; звязаная з ёй электроніка таксама працуе пры больш нізкіх напружаннях.
4. Высокая шчыльнасць магутнасці. Святло, якое праходзіць уздоўж хвалявода, абмежавана невялікай лакальнай прасторай, што прыводзіць да высокай аптычнай шчыльнасці магутнасці, якая дазваляе лёгка дасягнуць неабходных парогаў працы прылады і працаваць з нелінейнымі аптычнымі эфектамі.
5. інтэграваная оптыка звычайна інтэграваная на падкладцы сантыметровага маштабу, якая мае невялікія памеры і лёгкую вагу.
2. Параўнанне з інтэгральнымі схемамі
Перавагі аптычнай інтэграцыі можна падзяліць на два аспекты: адзін заключаецца ў замене інтэграванай электроннай сістэмы (інтэграванай схемы) інтэграванай аптычнай сістэмай (інтэграванай аптычнай схемай); другі звязаны з аптычным валакном і дыэлектрычным плоскім аптычным хваляводам, якія накіроўваюць светлавую хвалю замест правадоў або кааксіяльнага кабеля для перадачы сігналу.
У інтэграваным аптычным шляху аптычныя элементы сфарміраваны на пласціністай падкладцы і злучаны аптычнымі хваляводамі, сфарміраванымі ўнутры або на паверхні падкладкі. Інтэграваны аптычны шлях, які аб'ядноўвае аптычныя элементы на адной падкладцы ў выглядзе тонкай плёнкі, з'яўляецца важным спосабам вырашэння праблемы мініяцюрызацыі зыходнай аптычнай сістэмы і паляпшэння агульнай прадукцыйнасці. Інтэграваная прылада мае перавагі малога памеру, стабільнай і надзейнай працы, высокай эфектыўнасці, нізкага спажывання энергіі і прастаты выкарыстання.
У цэлым, перавагі замены інтэгральных схем інтэграванымі аптычнымі схемамі ўключаюць павелічэнне прапускной здольнасці, мультыплексаванне з падзелам даўжынь хваль, мультыплексную камутацыю, малыя страты сувязі, малыя памеры, лёгкую вагу, нізкае энергаспажыванне, добрую эканамічнасць падрыхтоўкі партыі і высокую надзейнасць. Дзякуючы розным узаемадзеянням паміж святлом і рэчывам, новыя функцыі прылад таксама могуць быць рэалізаваны шляхам выкарыстання ў складзе інтэграванага аптычнага шляху розных фізічных эфектаў, такіх як фотаэлектрычны эфект, электрааптычны эфект, акустааптычны эфект, магнітааптычны эфект, тэрмааптычны эфект і г.д.
2. Даследаванне і прымяненне інтэгральнай оптыкі
Інтэграваная оптыка шырока выкарыстоўваецца ў розных галінах, такіх як прамысловасць, ваенная справа і эканоміка, але ў асноўным яна выкарыстоўваецца ў наступных аспектах:
1. Сеткі сувязі і аптычныя сеткі
Аптычныя інтэграваныя прылады з'яўляюцца ключавым абсталяваннем для рэалізацыі высакахуткасных і вялікай ёмістасці аптычных камунікацыйных сетак, у тым ліку высакахуткасная інтэграваная лазерная крыніца, хвалеводны рашоткападобны мультыплексар з падзелам хваль з шчыльным хвалевым падзелам, вузкапалосны інтэграваны фотадэтэктар, маршрутызуючы пераўтваральнік даўжынь хваль, хуткадзейная аптычная камутацыйная матрыца, хвалеводны дзельнік прамяня з нізкімі стратамі і гэтак далей.
2. Фатонны камп'ютар
Так званы фатонны камп'ютар — гэта камп'ютар, які выкарыстоўвае святло ў якасці носьбіта перадачы інфармацыі. Фатоны — гэта базоны, якія не маюць электрычнага зарада, і светлавыя прамяні могуць праходзіць паралельна або перасякацца, не ўплываючы адзін на аднаго, што мае ўласцівую здольнасць да выдатнай паралельнай апрацоўкі. Фатонны камп'ютар таксама мае перавагі вялікай ёмістасці захоўвання інфармацыі, высокай здольнасці супраць перашкод, нізкіх патрабаванняў да ўмоў навакольнага асяроддзя і высокай адмоўстойлівасці. Найбольш асноўнымі функцыянальнымі кампанентамі фатонных камп'ютараў з'яўляюцца інтэграваныя аптычныя перамыкачы і інтэграваныя аптычныя лагічныя кампаненты.
3. Іншыя прымянення, такія як аптычны інфармацыйны працэсар, валаконна-аптычны датчык, валаконна-рашоткавы датчык, валаконна-аптычны гіраскоп і г.д.
Час публікацыі: 28 чэрвеня 2023 г.