Integratsiyalashgan optika konsepsiyasi 1969-yilda Bell Laboratories vakili doktor Miller tomonidan ilgari surilgan. Integratsiyalashgan optika optoelektronika va mikroelektronika asosida integratsiyalashgan usullardan foydalangan holda optik qurilmalar va gibrid optik elektron qurilma tizimlarini o'rganadigan va rivojlantiradigan yangi fandir. Integratsiyalashgan optikaning nazariy asosi optika va optoelektronika bo'lib, to'lqin optikasi va axborot optikasi, chiziqli bo'lmagan optika, yarimo'tkazgichli optoelektronika, kristall optika, yupqa plyonkali optika, boshqariladigan to'lqin optikasi, bog'langan rejim va parametrik o'zaro ta'sir nazariyasi, yupqa plyonkali optik to'lqin yo'naltiruvchi qurilmalar va tizimlarni o'z ichiga oladi. Texnologik asos asosan yupqa plyonka texnologiyasi va mikroelektronika texnologiyasidir. Integratsiyalashgan optikaning qo'llanilish sohasi juda keng, optik tolali aloqa, optik tolali sensor texnologiyasi, optik axborotni qayta ishlash, optik kompyuter va optik saqlashdan tashqari, materialshunoslik tadqiqotlari, optik asboblar, spektral tadqiqotlar kabi boshqa sohalar ham mavjud.
Birinchidan, integratsiyalashgan optik afzalliklar
1. Diskret optik qurilma tizimlari bilan taqqoslash
Diskret optik qurilma - bu optik tizimni hosil qilish uchun katta platformaga yoki optik asosga o'rnatilgan optik qurilma turi. Tizimning o'lchami taxminan 1 m2, nurning qalinligi esa taxminan 1 sm. Katta o'lchamidan tashqari, yig'ish va sozlash ham qiyinroq. Integratsiyalashgan optik tizim quyidagi afzalliklarga ega:
1. Yorug'lik to'lqinlari optik to'lqin yo'riqnomalarida tarqaladi va yorug'lik to'lqinlarini boshqarish va energiyasini saqlab qolish oson.
2. Integratsiya barqaror joylashishni ta'minlaydi. Yuqorida aytib o'tilganidek, integratsiyalashgan optika bir xil substratda bir nechta qurilmalarni ishlab chiqarishni kutadi, shuning uchun diskret optikada bo'lgani kabi yig'ish muammolari yo'q, shuning uchun kombinatsiya barqaror bo'lishi mumkin, shuning uchun u tebranish va harorat kabi atrof-muhit omillariga ko'proq moslashadi.
(3) Qurilma o'lchami va o'zaro ta'sir uzunligi qisqartiriladi; Tegishli elektronika ham pastroq kuchlanishlarda ishlaydi.
4. Yuqori quvvat zichligi. To'lqin yo'nalishi bo'ylab uzatiladigan yorug'lik kichik mahalliy makon bilan chegaralangan bo'lib, natijada yuqori optik quvvat zichligi hosil bo'ladi, bu esa kerakli qurilmaning ishlash chegaralariga osongina erishish va chiziqli bo'lmagan optik effektlar bilan ishlash imkonini beradi.
5. Integratsiyalashgan optika odatda santimetr o'lchamli substratga o'rnatiladi, u kichik o'lchamli va yengil vaznga ega.
2. Integral mikrosxemalar bilan taqqoslash
Optik integratsiyaning afzalliklarini ikki jihatga bo'lish mumkin, biri integratsiyalashgan elektron tizimni (integratsiyalashgan elektron sxema) integratsiyalashgan optik tizim (integratsiyalashgan optik sxema) bilan almashtirish; Ikkinchisi esa signalni uzatish uchun sim yoki koaksial kabel o'rniga yorug'lik to'lqinini boshqaradigan optik tolali va dielektrik tekislikdagi optik to'lqin qo'llanmasi bilan bog'liq.
Integratsiyalashgan optik yo'lda optik elementlar plastinka substratida hosil bo'ladi va substrat ichida yoki yuzasida hosil bo'lgan optik to'lqin yo'riqnomalari orqali ulanadi. Optik elementlarni bir xil substratga yupqa plyonka shaklida birlashtirgan integratsiyalashgan optik yo'l asl optik tizimning miniatyurasini hal qilish va umumiy ish faoliyatini yaxshilashning muhim usuli hisoblanadi. Integratsiyalashgan qurilma kichik o'lcham, barqaror va ishonchli ishlash, yuqori samaradorlik, kam quvvat sarfi va oson foydalanish kabi afzalliklarga ega.
Umuman olganda, integral mikrosxemalarni integral optik mikrosxemalar bilan almashtirishning afzalliklari orasida o'tkazish qobiliyatining oshishi, to'lqin uzunligini bo'lish multiplekslash, multipleks kommutatsiya, kichik ulanish yo'qotishi, kichik o'lcham, yengil vazn, kam quvvat sarfi, yaxshi partiya tayyorlash tejamkorligi va yuqori ishonchlilik kiradi. Yorug'lik va materiya o'rtasidagi turli xil o'zaro ta'sirlar tufayli, yangi qurilma funktsiyalari integral optik yo'l tarkibida fotoelektr effekti, elektro-optik effekt, akusto-optik effekt, magnito-optik effekt, termo-optik effekt va boshqalar kabi turli xil fizik effektlardan foydalanish orqali ham amalga oshirilishi mumkin.
2. Integratsiyalashgan optikani tadqiq qilish va qo'llash
Integratsiyalashgan optika sanoat, harbiy va iqtisodiyot kabi turli sohalarda keng qo'llaniladi, ammo u asosan quyidagi jihatlarda qo'llaniladi:
1. Aloqa va optik tarmoqlar
Optik integratsiyalashgan qurilmalar yuqori tezlikdagi va katta sig'imli optik aloqa tarmoqlarini amalga oshirish uchun asosiy apparat vositalaridir, jumladan, yuqori tezlikdagi javob beruvchi integratsiyalashgan lazer manbai, to'lqin yo'riqnomasi panjarasi massivi zich to'lqin uzunligi bo'linish multipleksori, tor polosali javob beruvchi integratsiyalashgan fotodetektor, marshrutizatsiya to'lqin uzunligi konvertori, tezkor javob beruvchi optik kommutatsiya matritsasi, past yo'qotishli ko'p kirishli to'lqin yo'riqnomasi nur ajratgichi va boshqalar.
2. Fotonik kompyuter
Foton kompyuteri deb ataladigan narsa - bu yorug'likni axborot uzatish vositasi sifatida ishlatadigan kompyuter. Fotonlar bozonlar bo'lib, ularda elektr zaryadi yo'q va yorug'lik nurlari bir-biriga ta'sir qilmasdan parallel yoki kesishgan holda o'tishi mumkin, bu esa ajoyib parallel ishlov berishning tug'ma qobiliyatiga ega. Foton kompyuteri shuningdek, katta ma'lumot saqlash hajmi, kuchli aralashuvga qarshi qobiliyat, atrof-muhit sharoitlariga past talablar va kuchli nosozliklarga chidamlilik kabi afzalliklarga ega. Foton kompyuterlarining eng asosiy funktsional komponentlari integratsiyalashgan optik kalitlar va integratsiyalashgan optik mantiq komponentlaridir.
3. Boshqa ilovalar, masalan, optik axborot protsessori, optik tolali sensor, optik tolali panjara sensori, optik tolali giroskop va boshqalar.
Nashr vaqti: 2023-yil 28-iyun