Cosa hè l'ottica integrata?

U cuncettu di l'ottica integrata hè stata presentata da u duttore Miller di Bell Laboratories in u 1969. L'ottica integrata hè un novu sughjettu chì studia è sviluppa apparecchi ottici è sistemi di dispositivi elettronichi ottichi hibridi chì utilizanu metudi integrati nantu à a basa di l'optoelettronica è a microelettronica. A basa teorica di l'ottica integrata hè l'ottica è l'optoelettronica, chì implica l'ottica d'onda è l'ottica di l'informazione, l'ottica non lineare, l'optoelettronica semiconductora, l'ottica cristallina, l'ottica a film sottile, l'ottica d'onda guidata, a teoria accoppiata è l'interazione parametrica, i dispositivi è i sistemi di guida d'onda ottiche a film sottile. A basa tecnologica hè principalmente a tecnulugia di film sottile è a tecnulugia di microelettronica. U campu di appiecazione di l'ottica integrata hè assai larga, in più di a cumunicazione di fibre ottiche, tecnulugia di sensazione di fibre ottiche, trasfurmazioni di l'infurmazioni otticu, computer otticu è almacenamentu otticu, ci sò altri campi, cum'è a ricerca di scienza materiale, strumenti ottici, ricerca spettrale.

Prima, vantaghji ottichi integrati

1. Paraguni cù sistemi di dispusitivu otticu discretu

U dispositivu otticu discretu hè un tipu di dispositivu otticu fissatu nantu à una grande piattaforma o basa ottica per furmà un sistema otticu. A dimensione di u sistema hè di l'ordine di 1m2, è u grossu di u fasciu hè di circa 1cm. In più di a so grande dimensione, l'assemblea è l'ajustamentu sò ancu più difficili. U sistema otticu integratu hà i seguenti vantaghji:

1. L'onda di luce si propaga in guide d'onda ottiche, è l'onda di luce sò faciuli di cuntrullà è mantene a so energia.

2. L'integrazione porta una pusizione stabile. Comu diciatu sopra, l'ottica integrata aspetta di fà parechji dispusitivi nantu à u stessu sustrato, per quessa, ùn ci sò micca prublemi di assemblea chì l'ottica discreta anu, cusì chì a cumminazione pò esse stabile, cusì chì hè ancu più adattabile à fatturi ambientali cum'è a vibrazione è a temperatura. .

(3) A dimensione di u dispusitivu è a durata di l'interazzione sò scurciate; L'elettronica assuciata opera ancu à tensioni più bassu.

4. High densità di putenza. A luce trasmessa longu a guida d'onda hè cunfinata à un picculu spaziu lucale, risultatu in una alta densità di putenza ottica, chì hè faciule d'arrivà à i soglia di u funziunamentu di u dispositivu necessariu è travaglià cù effetti ottichi non lineari.

5. l'ottica integrata sò generalmente integrate nantu à un sustrato di centimetri, chì hè chjucu in grandezza è liggeru in pesu.

2. Paraguni cù circuiti integrati

I vantaghji di l'integrazione otticu pò esse divisu in dui aspetti, unu hè di rimpiazzà u sistema elettronicu integratu (circuitu integratu) cù u sistema otticu integratu (circuitu otticu integratu); L'altru hè in relazione cù a fibra ottica è a guida d'onda otticu di u pianu dielettricu chì guidanu l'onda di luce invece di filu o cable coaxial per trasmette u signale.

In un percorsu otticu integratu, l'elementi ottici sò furmati nantu à un sustrato di wafer è cunnessi da guide d'onda ottiche formate in o in a superficia di u sustrato. U percorsu otticu integratu, chì integra elementi ottici nantu à u stessu sustrato in forma di film sottile, hè un modu impurtante per risolve a miniaturizazione di u sistema otticu originale è migliurà u rendiment generale. U dispusitivu integratu hà i vantaghji di una piccula dimensione, un rendimentu stabile è affidabile, alta efficienza, cunsumu d'energia bassu è usu faciule.

In generale, i vantaghji di rimpiazzà i circuiti integrati cù i circuiti ottici integrati includenu una larghezza di banda aumentata, multiplexing di divisione di lunghezza d'onda, commutazione multiplex, perdita di accoppiamentu chjuca, dimensione chjuca, pesu ligeru, cunsumu d'energia bassu, bona ecunumia di preparazione di batch, è alta affidabilità. A causa di e diverse interazzione trà a luce è a materia, e funzioni novi di u dispositivu ponu ancu esse realizatu utilizendu diversi effetti fisichi cum'è l'effettu fotoelettricu, l'effettu elettro-otticu, l'effettu acusto-otticu, l'effettu magneto-otticu, l'effettu termo-otticu è cusì. a cumpusizioni di u percorsu otticu integratu.

2. Ricerca è applicazione di l'ottica integrata

L'ottica integrata hè largamente usata in diversi campi cum'è l'industria, l'armata è l'ecunumia, ma hè principalmente usata in i seguenti aspetti:

1. Reti di cumunicazione è ottiche

I dispositi ottici integrati sò l'hardware chjave per realizà e rete di cumunicazione ottiche à alta velocità è grande capacità, cumprese una fonte laser integrata di risposta à alta velocità, un multiplexer di divisione di lunghezza d'onda densa di rete di guida d'onda, un fotodetettore integratu di risposta in banda stretta, un convertitore di lunghezza d'onda di routing, una matrice di commutazione ottica di risposta rapida, splitter di fasciu di guida d'onda à accessu multiplu à bassa perdita è cusì.

2. Computer fotonicu

U chjamatu computer photon hè un computer chì usa a luce cum'è u mezu di trasmissione di l'infurmazioni. I fotoni sò bosoni, chì ùn anu micca carica elettrica, è i raghji di luce ponu passà paralleli o cruciate senza affettà l'altri, chì hà a capacità innata di un grande prucessu parallelu. L'urdinatore fotonicu hà ancu i vantaghji di una grande capacità di almacenamentu di l'infurmazioni, una forte capacità anti-interferenza, bassi requisiti per e cundizioni ambientali, è una forte toleranza di difetti. I cumpunenti funziunali più basi di l'urdinatori fotonici sò interruttori ottici integrati è cumpunenti logici ottichi integrati.

3. Altre appiicazioni, cum'è u processatore di l'infurmazioni otticu, u sensoru di fibra ottica, u sensoru di griglia di fibra, u giroscopiu di fibra ottica, etc.