Khái niệm về quang học tích hợp được đưa ra bởi Tiến sĩ Miller của Phòng thí nghiệm Bell vào năm 1969. Quang học tích hợp là một chủ đề mới nghiên cứu và phát triển các thiết bị quang học và hệ thống thiết bị điện tử quang học sử dụng các phương pháp tích hợp trên cơ sở quang điện tử và điện tử vi mô. Cơ sở lý thuyết của quang học tích hợp là quang học và quang điện tử, liên quan đến quang học sóng và quang học thông tin, quang học phi tuyến, quang điện tử bán dẫn, quang học tinh thể, quang học quang học, chế độ truyền thống. Cơ sở công nghệ chủ yếu là công nghệ phim mỏng và công nghệ vi điện tử. Trường ứng dụng của quang học tích hợp rất rộng, ngoài việc giao tiếp sợi quang, công nghệ cảm biến sợi quang, xử lý thông tin quang học, máy tính quang và lưu trữ quang học, có các trường khác, như nghiên cứu khoa học vật liệu, dụng cụ quang học, nghiên cứu quang phổ.
Đầu tiên, lợi thế quang học tích hợp
1. So sánh với các hệ thống thiết bị quang rời rạc
Thiết bị quang rời rạc là một loại thiết bị quang được cố định trên một nền tảng lớn hoặc cơ sở quang học để tạo thành một hệ thống quang học. Kích thước của hệ thống theo thứ tự 1m2 và độ dày của chùm tia là khoảng 1cm. Ngoài kích thước lớn, lắp ráp và điều chỉnh cũng khó khăn hơn. Hệ thống quang học tích hợp có những lợi thế sau:
1. Sóng ánh sáng lan truyền trong ống dẫn sóng quang học và sóng ánh sáng dễ dàng kiểm soát và duy trì năng lượng của chúng.
2. Tích hợp mang đến định vị ổn định. Như đã đề cập ở trên, quang học tích hợp dự kiến sẽ tạo ra một số thiết bị trên cùng một chất nền, do đó, không có vấn đề lắp ráp nào mà quang học riêng biệt có, do đó sự kết hợp có thể ổn định, do đó nó cũng thích ứng hơn với các yếu tố môi trường như rung động và nhiệt độ.
(3) kích thước và chiều dài tương tác của thiết bị được rút ngắn; Các điện tử liên quan cũng hoạt động ở điện áp thấp hơn.
4. Mật độ công suất cao. Ánh sáng được truyền dọc theo ống dẫn sóng được giới hạn trong một không gian cục bộ nhỏ, dẫn đến mật độ công suất quang cao, dễ dàng đạt đến ngưỡng vận hành thiết bị cần thiết và hoạt động với các hiệu ứng quang học phi tuyến.
5. Quang học tích hợp thường được tích hợp trên chất nền có quy mô centimet, có kích thước nhỏ và trọng lượng ánh sáng.
2. So sánh với các mạch tích hợp
Ưu điểm của tích hợp quang học có thể được chia thành hai khía cạnh, một là thay thế hệ thống điện tử tích hợp (mạch tích hợp) bằng hệ thống quang học tích hợp (mạch quang tích hợp); Cái còn lại có liên quan đến ống dẫn quang quang sợi quang và mặt phẳng điện môi hướng dẫn sóng ánh sáng thay vì dây cáp hoặc cáp đồng trục để truyền tín hiệu.
Trong một đường quang tích hợp, các phần tử quang được hình thành trên đế wafer và được kết nối bởi các ống dẫn sóng quang được hình thành bên trong hoặc trên bề mặt của chất nền. Đường dẫn quang học tích hợp, tích hợp các phần tử quang trên cùng một chất nền dưới dạng màng mỏng, là một cách quan trọng để giải quyết sự thu nhỏ của hệ thống quang học ban đầu và cải thiện hiệu suất tổng thể. Thiết bị tích hợp có những ưu điểm của kích thước nhỏ, hiệu suất ổn định và đáng tin cậy, hiệu quả cao, mức tiêu thụ năng lượng thấp và sử dụng dễ dàng.
Nhìn chung, các ưu điểm của việc thay thế các mạch tích hợp bằng các mạch quang tích hợp bao gồm tăng băng thông, ghép kênh phân chia bước sóng, chuyển đổi đa kênh, mất khớp nối nhỏ, kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, tiêu thụ năng lượng thấp, nền kinh tế chuẩn bị hàng loạt và độ tin cậy cao. Do các tương tác khác nhau giữa ánh sáng và vật chất, các chức năng thiết bị mới cũng có thể được hiện thực hóa bằng cách sử dụng các hiệu ứng vật lý khác nhau như hiệu ứng quang điện, hiệu ứng quang điện, hiệu ứng quang học, hiệu ứng quang học, hiệu ứng quang nhiệt, v.v.
2. Nghiên cứu và ứng dụng quang học tích hợp
Quang học tích hợp được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau như ngành công nghiệp, quân sự và kinh tế, nhưng nó chủ yếu được sử dụng trong các khía cạnh sau:
1. Mạng truyền thông và quang học
Các thiết bị tích hợp quang học là phần cứng quan trọng để nhận ra các mạng truyền thông quang tốc độ cao và công suất lớn, bao gồm phản ứng tốc độ cao Nguồn laser tích hợp, ống dẫn sóng ống dẫn sóng dày đặc của bộ phân chia bước sóng thu hẹp, phản ứng băng thông hẹp, bộ chuyển đổi bước sóng.
2. Máy tính quang tử
Cái gọi là máy tính photon là một máy tính sử dụng ánh sáng làm phương tiện truyền thông tin. Các photon là boson, không có điện tích và dầm ánh sáng có thể vượt qua song song hoặc chéo mà không ảnh hưởng đến nhau, có khả năng bẩm sinh của xử lý song song tuyệt vời. Máy tính photonic cũng có những lợi thế của khả năng lưu trữ thông tin lớn, khả năng chống can thiệp mạnh, yêu cầu thấp đối với các điều kiện môi trường và khả năng chịu lỗi mạnh mẽ. Các thành phần chức năng cơ bản nhất của máy tính quang học là các công tắc quang học tích hợp và các thành phần logic quang học tích hợp.
3. Các ứng dụng khác, chẳng hạn như bộ xử lý thông tin quang học, cảm biến sợi quang, cảm biến cách tử sợi, con quay hồi chuyển sợi quang, v.v.
Thời gian đăng: Tháng 6-21/2023