Интегралды оптика концепциясын 1969 жылы Bell Laboratories докторы Миллер ұсынған. Интегралды оптика оптоэлектроника мен микроэлектроника негізінде интеграцияланған әдістерді қолдана отырып, оптикалық құрылғылар мен гибридті оптикалық электронды құрылғылар жүйелерін зерттейтін және дамытатын жаңа пән болып табылады.Интегралды оптиканың теориялық негізін толқындық оптика мен ақпараттық оптиканы, сызықты емес оптиканы, жартылай өткізгішті оптоэлектрониканы, кристалдық оптиканы, жұқа пленкалық оптиканы, басқарылатын толқындық оптиканы, біріктірілген режим және параметрлік әрекеттесу теориясын, жұқа қабықшаның оптикалық толқын өткізгіш құрылғылары мен жүйелерін қамтитын оптика және оптоэлектроника жатады.Технологиялық негізін негізінен жұқа пленка технологиясы мен микроэлектроника технологиясы құрайды.Біріктірілген оптиканың қолдану саласы өте кең, оптикалық талшықты байланыс, оптикалық талшықты зондтау технологиясы, оптикалық ақпаратты өңдеу, оптикалық компьютер және оптикалық сақтаудан басқа, материалтану зерттеулері, оптикалық аспаптар, спектрлік зерттеулер сияқты басқа да салалар бар.
Біріншіден, біріктірілген оптикалық артықшылықтар
1. Дискретті оптикалық құрылғылар жүйелерімен салыстыру
Дискретті оптикалық құрылғы – оптикалық жүйені құру үшін үлкен платформаға немесе оптикалық негізге бекітілген оптикалық құрылғы түрі.Жүйенің өлшемі 1 м2, ал сәуленің қалыңдығы шамамен 1 см.Оның үлкен өлшемінен басқа, құрастыру және реттеу де қиынырақ.Біріктірілген оптикалық жүйенің келесі артықшылықтары бар:
1. Жарық толқындары оптикалық толқын өткізгіштерде таралады, ал жарық толқындары өз энергиясын басқаруға және сақтауға оңай.
2. Интеграция тұрақты позицияны қамтамасыз етеді.Жоғарыда айтылғандай, біріктірілген оптика бір субстратта бірнеше құрылғы жасауды күтеді, сондықтан дискретті оптикада болатын құрастыру проблемалары болмайды, осылайша комбинация тұрақты болуы мүмкін, сондықтан ол діріл мен температура сияқты қоршаған орта факторларына бейімделеді. .
(3) Құрылғы өлшемі мен өзара әрекеттесу ұзақтығы қысқарады;Қатысты электроника да төмен кернеулерде жұмыс істейді.
4. Жоғары қуат тығыздығы.Толқын өткізгіштің бойымен жіберілетін жарық шағын жергілікті кеңістікте шектеледі, нәтижесінде оптикалық қуаттың жоғары тығыздығы пайда болады, ол қажетті құрылғының жұмыс шегіне жетуге және сызықты емес оптикалық әсерлермен жұмыс істеуге оңай.
5. Біріктірілген оптика әдетте өлшемі бойынша шағын және салмағы жеңіл сантиметрлік негізге біріктірілген.
2. Интегралдық микросхемалармен салыстыру
Оптикалық интеграцияның артықшылықтарын екі аспектіге бөлуге болады, бірі интегралды электронды жүйені (интегралды схема) біріктірілген оптикалық жүйемен (интегралды оптикалық схема) ауыстыру;Екіншісі сигналды беру үшін сым немесе коаксиалды кабельдің орнына жарық толқынын бағыттайтын оптикалық талшық пен диэлектрлік жазықтықтың оптикалық толқын өткізгішіне қатысты.
Біріктірілген оптикалық жолда оптикалық элементтер пластинаның астарында қалыптасады және субстрат ішінде немесе бетінде пайда болған оптикалық толқын өткізгіштермен байланысады.Оптикалық элементтерді жұқа пленка түрінде бір негізге біріктіретін біріктірілген оптикалық жол бастапқы оптикалық жүйені миниатюризациялауды шешудің және жалпы өнімділікті жақсартудың маңызды жолы болып табылады.Біріктірілген құрылғының артықшылығы шағын өлшем, тұрақты және сенімді өнімділік, жоғары тиімділік, аз қуат тұтыну және оңай пайдалану.
Тұтастай алғанда, интегралды схемаларды интегралды оптикалық схемалармен ауыстырудың артықшылығына өткізу қабілеттілігін арттыру, толқын ұзындығын бөлу мультиплекстеу, мультиплексті ауыстыру, муфтаның аз шығыны, шағын өлшем, жеңіл салмақ, аз қуат тұтыну, партияны жақсы дайындау үнемділігі және жоғары сенімділік жатады.Жарық пен заттың әртүрлі өзара әрекеттесуіне байланысты құрылғының жаңа функцияларын фотоэлектрлік эффект, электро-оптикалық эффект, акусто-оптикалық әсер, магнито-оптикалық әсер, термо-оптикалық эффект және т.б. сияқты әртүрлі физикалық әсерлерді қолдану арқылы жүзеге асыруға болады. біріктірілген оптикалық жолдың құрамы.
2. Интегралды оптиканы зерттеу және қолдану
Біріктірілген оптика өнеркәсіп, әскери және экономика сияқты әртүрлі салаларда кеңінен қолданылады, бірақ ол негізінен келесі аспектілерде қолданылады:
1. Байланыс және оптикалық желілер
Оптикалық біріктірілген құрылғылар жоғары жылдамдықты және үлкен сыйымдылықты оптикалық байланыс желілерін жүзеге асырудың негізгі аппараттық құралы болып табылады, оның ішінде жоғары жылдамдықты жауап беретін біріктірілген лазер көзі, толқындық тор массивінің тығыз толқын ұзындығын бөлу мультиплексері, тар жолақты жауап беретін біріктірілген фотодетектор, толқын ұзындығының бағыттаушы түрлендіргіші, жылдам жауап беретін оптикалық коммутация матрицасы, аз шығын көп қол жетімді толқындық сәулені бөлгіш және т.б.
2. Фотонды компьютер
Фотондық компьютер деп аталатын компьютер – ақпаратты тасымалдау ортасы ретінде жарықты пайдаланатын компьютер.Фотондар – бозондар, оларда электр заряды жоқ, жарық сәулелері бір-біріне әсер етпестен параллель немесе қиылыса алады, бұл параллельді өңдеудің туа біткен қабілетіне ие.Фотоникалық компьютерде үлкен ақпаратты сақтау сыйымдылығы, күшті кедергіге қарсы қабілеті, қоршаған орта жағдайларына төмен талаптар және ақауларға төзімділік сияқты артықшылықтар бар.Фотонды компьютерлердің ең негізгі функционалдық құрамдастары біріктірілген оптикалық қосқыштар және біріктірілген оптикалық логикалық компоненттер болып табылады.
3. Басқа қолданбалар, мысалы, оптикалық ақпарат процессоры, талшықты-оптикалық сенсор, талшықты торлы сенсор, талшықты-оптикалық гироскоп және т.б.
Хабарлама уақыты: 28 маусым 2023 ж