El concepto de óptica integrada fue presentada por el Dr. Miller de Bell Laboratories en 1969. La óptica integrada es un nuevo tema que estudia y desarrolla dispositivos ópticos y sistemas híbridos de dispositivos electrónicos ópticos utilizando métodos integrados sobre la base de optoelectrónica y microelectrónica. La base teórica de la óptica integrada es la óptica y la optoelectrónica, que involucra óptica de olas e óptica de información, óptica no lineal, optoelectrónica de semiconductores, óptica de cristal, óptica de película delgada, óptica de olas guiada, modo acoplado y teoría de interacciones paramétricas, dispositivos de guía de olas de película delgada y sistemas. La base tecnológica es principalmente tecnología de película delgada y tecnología de microelectrónica. El campo de aplicación de la óptica integrada es muy amplio, además de la comunicación de fibra óptica, la tecnología de detección de fibra óptica, el procesamiento de información óptica, la computadora óptica y el almacenamiento óptico, hay otros campos, como la investigación de ciencia de materiales, los instrumentos ópticos, la investigación espectral.
Primero, ventajas ópticas integradas
1. Comparación con sistemas discretos de dispositivos ópticos
El dispositivo óptico discreto es un tipo de dispositivo óptico fijado en una plataforma grande u base óptica para formar un sistema óptico. El tamaño del sistema es del orden de 1m2, y el grosor del haz es de aproximadamente 1 cm. Además de su gran tamaño, ensamblaje y ajuste también son más difíciles. El sistema óptico integrado tiene las siguientes ventajas:
1. Las ondas de luz se propagan en guías de onda ópticas, y las ondas de luz son fáciles de controlar y mantener su energía.
2. La integración trae posicionamiento estable. Como se mencionó anteriormente, la óptica integrada espera hacer varios dispositivos en el mismo sustrato, por lo que no hay problemas de ensamblaje que tengan la óptica discreta, por lo que la combinación puede ser estable, por lo que también es más adaptable a factores ambientales como la vibración y la temperatura.
(3) el tamaño del dispositivo y la longitud de interacción se acortan; La electrónica asociada también funciona a voltajes más bajos.
4. Alta densidad de potencia. La luz transmitida a lo largo de la guía de onda se limita a un pequeño espacio local, lo que resulta en una alta densidad de potencia óptica, que es fácil de alcanzar los umbrales de operación del dispositivo necesarios y trabaja con efectos ópticos no lineales.
5. Las ópticas integradas generalmente se integran en un sustrato a escala de centímetro, que es pequeño en tamaño y luz de peso.
2. Comparación con circuitos integrados
Las ventajas de la integración óptica se pueden dividir en dos aspectos, una es reemplazar el sistema electrónico integrado (circuito integrado) con el sistema óptico integrado (circuito óptico integrado); El otro está relacionado con la fibra óptica y la guía de onda óptica del plano dieléctrico que guía la onda de luz en lugar del cable o cable coaxial para transmitir la señal.
En una ruta óptica integrada, los elementos ópticos se forman en un sustrato de oblea y se conectan mediante guías de onda ópticas formadas dentro o en la superficie del sustrato. La ruta óptica integrada, que integra elementos ópticos en el mismo sustrato en forma de película delgada, es una forma importante de resolver la miniaturización del sistema óptico original y mejorar el rendimiento general. El dispositivo integrado tiene las ventajas de un tamaño pequeño, rendimiento estable y confiable, alta eficiencia, bajo consumo de energía y uso fácil.
En general, las ventajas de reemplazar los circuitos integrados con circuitos ópticos integrados incluyen un mayor ancho de banda, multiplexación por división de longitud de onda, conmutación multiplex, pérdida de acoplamiento pequeño, tamaño pequeño, peso ligero, bajo consumo de energía, buena economía de preparación de lotes y alta confiabilidad. Debido a las diversas interacciones entre la luz y la materia, las nuevas funciones del dispositivo también se pueden realizar mediante el uso de varios efectos físicos, como el efecto fotoeléctrico, el efecto electroóptico, el efecto acústico, el efecto magnetoóptico, el efecto termoóptico, etc. en la composición de la ruta óptica integrada.
2. Investigación y aplicación de óptica integrada
La óptica integrada se usa ampliamente en varios campos, como la industria, el ejército y la economía, pero se usa principalmente en los siguientes aspectos:
1. Redes de comunicación y óptica
Los dispositivos integrados ópticos son el hardware clave para realizar redes de comunicación óptica de alta velocidad y gran capacidad, incluida la fuente de láser integrada de respuesta de alta velocidad, la matriz de longitud de onda densa en la matriz de rejilla de guía de onda, la división de longitud de onda, la respuesta de banda estrecha de banda estrecha, el converter de longitud de onda, la matriz de conmutación óptica de respuesta óptica, la matriz de múltiples de acceso de acceso de baja pérdida, y así.
2. Computadora fotónica
La llamada computadora de fotón es una computadora que usa la luz como medio de transmisión de información. Los fotones son bosones, que no tienen carga eléctrica, y las vigas de luz pueden pasar paralelos o cruzar sin afectarse entre sí, lo que tiene la capacidad innata de un gran procesamiento paralelo. La computadora fotónica también tiene las ventajas de una gran capacidad de almacenamiento de información, una fuerte capacidad anti-interferencia, bajos requisitos para las condiciones ambientales y una fuerte tolerancia a fallas. Los componentes funcionales más básicos de las computadoras fotónicas son los interruptores ópticos integrados y los componentes lógicos ópticos integrados.
3. Otras aplicaciones, como procesador de información óptica, sensor de fibra óptica, sensor de rejilla de fibra, giroscopio de fibra óptica, etc.
Tiempo de publicación: junio 28-2023