Интеграцияланған оптика тұжырымдамасын 1969 жылы Bell Laboratories компаниясының докторы Миллер ұсынды. Интеграцияланған оптика - оптоэлектроника мен микроэлектроника негізінде интеграцияланған әдістерді қолдана отырып, оптикалық құрылғылар мен гибридті оптикалық электрондық құрылғылар жүйелерін зерттейтін және әзірлейтін жаңа пән. Интеграцияланған оптиканың теориялық негізі - толқындық оптика мен ақпараттық оптиканы, сызықтық емес оптиканы, жартылай өткізгіш оптоэлектрониканы, кристалдық оптиканы, жұқа пленкалы оптиканы, басқарылатын толқындық оптиканы, байланысты режим мен параметрлік өзара әрекеттесу теориясын, жұқа пленкалы оптикалық толқын бағыттаушы құрылғылар мен жүйелерді қамтитын оптика және оптоэлектроника. Технологиялық негізі негізінен жұқа пленкалы технология және микроэлектроника технологиясы болып табылады. Интеграцияланған оптиканың қолдану саласы өте кең, оптикалық талшықты байланыстан, оптикалық талшықты сезу технологиясынан, оптикалық ақпаратты өңдеуден, оптикалық компьютерден және оптикалық сақтаудан басқа, материалтану зерттеулері, оптикалық құралдар, спектрлік зерттеулер сияқты басқа да салалар бар.
Біріншіден, интеграцияланған оптикалық артықшылықтар
1. Дискретті оптикалық құрылғылар жүйелерімен салыстыру
Дискретті оптикалық құрылғы - оптикалық жүйені қалыптастыру үшін үлкен платформаға немесе оптикалық негізге бекітілген оптикалық құрылғы түрі. Жүйенің өлшемі шамамен 1 м2, ал сәуленің қалыңдығы шамамен 1 см. Үлкен өлшемінен басқа, құрастыру және реттеу де қиынырақ. Интеграцияланған оптикалық жүйенің келесі артықшылықтары бар:
1. Жарық толқындары оптикалық толқын өткізгіштерде таралады, ал жарық толқындарын басқару және энергиясын сақтау оңай.
2. Интеграция тұрақты позициялауды қамтамасыз етеді. Жоғарыда айтылғандай, интеграцияланған оптика бір негізде бірнеше құрылғы жасауды көздейді, сондықтан дискретті оптика сияқты құрастыру мәселелері болмайды, сондықтан комбинация тұрақты болуы мүмкін, сондықтан ол діріл мен температура сияқты қоршаған орта факторларына бейімделеді.
(3) Құрылғы өлшемі мен өзара әрекеттесу ұзындығы қысқартылған; Байланысты электроника да төмен кернеулерде жұмыс істейді.
4. Жоғары қуат тығыздығы. Толқын өткізгіш бойымен өтетін жарық шағын жергілікті кеңістікпен шектеледі, нәтижесінде жоғары оптикалық қуат тығыздығы пайда болады, бұл құрылғының қажетті жұмыс табалдырықтарына оңай жетуге және сызықтық емес оптикалық әсерлермен жұмыс істеуге мүмкіндік береді.
5. Интеграцияланған оптика әдетте өлшемі бойынша кіші және салмағы бойынша жеңіл сантиметрлік масштабтағы негізге біріктіріледі.
2. Интегралдық микросхемалармен салыстыру
Оптикалық интеграцияның артықшылықтарын екі аспектке бөлуге болады, біріншісі - интеграцияланған электрондық жүйені (интегралдық схеманы) интеграцияланған оптикалық жүйемен (интегралдық оптикалық схемамен) ауыстыру; екіншісі - сигналды беру үшін сым немесе коаксиалды кабельдің орнына жарық толқынын бағыттайтын оптикалық талшық пен диэлектрлік жазықтықтағы оптикалық толқын өткізгішпен байланысты.
Интеграцияланған оптикалық жолда оптикалық элементтер пластиналы негізде қалыптасады және негіздеменің ішінде немесе бетінде қалыптасқан оптикалық толқын өткізгіштермен біріктіріледі. Оптикалық элементтерді сол негізде жұқа пленка түрінде біріктіретін интеграцияланған оптикалық жол түпнұсқа оптикалық жүйенің миниатюризациясын шешудің және жалпы өнімділікті жақсартудың маңызды тәсілі болып табылады. Интеграцияланған құрылғының кіші өлшемді, тұрақты және сенімді өнімділік, жоғары тиімділік, төмен қуат тұтыну және пайдаланудың қарапайымдылығы сияқты артықшылықтары бар.
Жалпы алғанда, интегралды микросхемаларды интегралды оптикалық микросхемалармен ауыстырудың артықшылықтарына өткізу қабілеттілігінің артуы, толқын ұзындығын бөлу мультиплекстеуі, мультиплексті коммутация, шағын байланыс шығыны, шағын өлшем, жеңіл салмақ, төмен қуат тұтыну, жақсы партия дайындау үнемділігі және жоғары сенімділік жатады. Жарық пен зат арасындағы әртүрлі өзара әрекеттесулерге байланысты жаңа құрылғы функцияларын интегралды оптикалық жолдың құрамында фотоэлектрлік эффект, электрооптикалық эффект, акустикалық эффект, магнито-оптикалық эффект, термо-оптикалық эффект және т.б. сияқты әртүрлі физикалық эффектілерді пайдалану арқылы да жүзеге асыруға болады.
2. Интеграцияланған оптиканы зерттеу және қолдану
Интеграцияланған оптика өнеркәсіп, әскери және экономика сияқты әртүрлі салаларда кеңінен қолданылады, бірақ ол негізінен келесі аспектілерде қолданылады:
1. Байланыс және оптикалық желілер
Оптикалық интеграцияланған құрылғылар жоғары жылдамдықты және үлкен сыйымдылықты оптикалық байланыс желілерін жүзеге асырудың негізгі аппараттық құралы болып табылады, оның ішінде жоғары жылдамдықты жауап беру интеграцияланған лазерлік көз, толқын бағыттаушы тор массивінің тығыз толқын ұзындығын бөлу мультиплексоры, тар жолақты жауап беру интеграцияланған фотодетекторы, бағыттаушы толқын ұзындығы түрлендіргіші, жылдам жауап беру оптикалық коммутация матрицасы, төмен шығынды көп қатынаулы толқын бағыттаушы сәуле бөлгіші және т.б. бар.
2. Фотондық компьютер
Фотондық компьютер деп аталатын компьютер - ақпаратты беру құралы ретінде жарықты пайдаланатын компьютер. Фотондар - электр заряды жоқ бозондар, ал жарық сәулелері бір-біріне әсер етпей параллель немесе айқас өтіп кете алады, бұл параллель өңдеудің туа біткен мүмкіндігіне ие. Фотондық компьютер сонымен қатар ақпаратты сақтаудың үлкен сыйымдылығы, кедергілерге қарсы күшті қабілеті, қоршаған орта жағдайларына төмен талаптар және ақауларға төзімділіктің жоғары артықшылықтарына ие. Фотондық компьютерлердің ең негізгі функционалды компоненттері - интеграцияланған оптикалық қосқыштар және интеграцияланған оптикалық логикалық компоненттер.
3. Басқа қолданбалар, мысалы, оптикалық ақпарат процессоры, талшықты-оптикалық сенсор, талшықты тор сенсоры, талшықты-оптикалық гироскоп және т.б.
Жарияланған уақыты: 2023 жылғы 28 маусым