Optika integratuaren kontzeptua Miller doktoreak proposatu zuen Bell Laboratories-ekoak 1969an. Optika integratua gai berri bat da, gailu optikoak eta gailu elektroniko hibridoen sistemak aztertzen eta garatzen dituena, optoelektronika eta mikroelektronika oinarri hartuta metodo integratuak erabiliz. Optika integratuaren oinarri teorikoa optika eta optoelektronika da, uhin optika eta informazio optika, optika ez-lineala, erdieroaleen optoelektronika, kristal optika, film meheko optika, uhin gidatuen optika, modu akoplatuaren eta interakzio parametrikoaren teoria, film meheko uhin-gida optikoen gailuak eta sistemak barne hartzen dituena. Oinarri teknologikoa batez ere film meheko teknologia eta mikroelektronika teknologia da. Optika integratuaren aplikazio eremua oso zabala da, zuntz optikozko komunikazioaz, zuntz optikozko sentsore teknologiaz, informazio optikozko prozesamenduaz, ordenagailu optikoaz eta biltegiratze optikoaz gain, beste arlo batzuk ere badaude, hala nola materialen zientziaren ikerketa, tresna optikoak eta ikerketa espektralak.
Lehenik eta behin, abantaila optiko integratuak
1. Gailu optiko diskretuen sistemekin alderaketa
Gailu optiko diskretua plataforma handi edo oinarri optiko batean finkatzen den gailu optiko mota bat da, sistema optiko bat osatzeko. Sistemaren tamaina 1m2 ingurukoa da, eta izpiaren lodiera 1cm ingurukoa. Tamaina handiaz gain, muntaketa eta doikuntza ere zailagoak dira. Sistema optiko integratuak abantaila hauek ditu:
1. Argi-uhinak uhin-gida optikoetan hedatzen dira, eta argi-uhinen energia erraz kontrolatzen eta mantentzen da.
2. Integrazioak kokapen egonkorra dakar. Goian aipatu bezala, optika integratuak hainbat gailu substratu berean egitea espero du, beraz, ez dago optika diskretuek dituzten muntaketa arazorik, konbinazioa egonkorra izan dadin, eta horrela, bibrazioa eta tenperatura bezalako ingurumen-faktoreetara egokitzeko ere egokiagoa izan dadin.
(3) Gailuaren tamaina eta interakzio-luzera laburtu egiten dira; lotutako elektronikak ere tentsio baxuagoetan funtzionatzen du.
4. Potentzia-dentsitate handia. Uhin-gidan zehar transmititzen den argia espazio lokal txiki batera mugatzen da, eta horren ondorioz potentzia-dentsitate optiko handia dago, eta horrek erraz lortzen du gailuaren funtzionamendu-atalaseak lortzea eta efektu optiko ez-linealekin lan egitea.
5. Optika integratuak, oro har, zentimetro-eskalako substratu batean integratzen dira, tamaina txikikoa eta pisu arina duena.
2. Zirkuitu integratuekin alderaketa
Integrazio optikoaren abantailak bi alderditan bana daitezke: bata, sistema elektroniko integratua (zirkuitu integratua) sistema optiko integratu batekin (zirkuitu optiko integratua) ordezkatzea da; bestea, zuntz optikoarekin eta plano dielektrikoko uhin-gida optikoarekin lotuta dago, zeinak argi-uhina gidatzen baitu seinalea transmititzeko, hari edo kable koaxialaren ordez.
Bide optiko integratu batean, elementu optikoak substratu baten gainean eratzen dira eta substratuaren barruan edo gainazalean eratutako uhin-gida optikoen bidez konektatzen dira. Bide optiko integratua, elementu optikoak substratu berean film mehe moduan integratzen dituena, jatorrizko sistema optikoaren miniaturizazioa konpontzeko eta errendimendu orokorra hobetzeko modu garrantzitsua da. Gailu integratuak tamaina txikia, errendimendu egonkor eta fidagarria, eraginkortasun handia, energia-kontsumo txikia eta erabiltzeko erraza bezalako abantailak ditu.
Oro har, zirkuitu integratuak zirkuitu optiko integratuekin ordezkatzearen abantailen artean daude banda-zabalera handitzea, uhin-luzeraren zatiketa multiplexazioa, multiplex kommutazioa, akoplamendu-galera txikia, tamaina txikia, pisu arina, energia-kontsumo txikia, sorta-prestaketa ekonomia ona eta fidagarritasun handia. Argiaren eta materiaren arteko elkarrekintza anitzei esker, gailu-funtzio berriak ere lor daitezke hainbat efektu fisiko erabiliz, hala nola efektu fotoelektrikoa, efektu elektro-optikoa, efektu akusto-optikoa, efektu magneto-optikoa, efektu termo-optikoa eta abar bide optiko integratuaren osaeran.
2. Optika integratuaren ikerketa eta aplikazioa
Optika integratua oso erabilia da hainbat arlotan, hala nola industrian, militarrean eta ekonomian, baina batez ere alderdi hauetan erabiltzen da:
1. Komunikazio eta sare optikoak
Gailu integratu optikoak abiadura handiko eta edukiera handiko komunikazio optiko sareak gauzatzeko hardware gakoa dira, besteak beste, abiadura handiko erantzuneko laser iturri integratua, uhin-gida sareko matrize trinkoa duen uhin-luzera zatitzeko multiplexorra, banda estuko erantzuneko fotodetektagailu integratua, bideratze uhin-luzera bihurgailua, erantzun azkarreko kommutazio optiko matrizea, galera txikiko sarbide anitzeko uhin-gida habe banatzailea eta abar.
2. Ordenagailu fotonikoa
Fotoi-ordenagailua informazioaren transmisio-bide gisa argia erabiltzen duen ordenagailu bat da. Fotoiak bosoiak dira, karga elektrikorik ez dutenak, eta argi-izpiak paraleloan edo gurutzatu daitezke elkarri eragin gabe, eta horrek paraleloan prozesatzeko gaitasun handia du. Ordenagailu fotonikoak informazioa biltegiratzeko gaitasun handia, interferentziaren aurkako gaitasun handia, ingurumen-baldintzetarako eskakizun txikiak eta akatsen tolerantzia handia bezalako abantailak ere baditu. Ordenagailu fotonikoen oinarrizko osagai funtzionalak etengailu optiko integratuak eta logika optiko integratuko osagaiak dira.
3. Beste aplikazio batzuk, hala nola informazio optikoko prozesadorea, zuntz optikoko sentsorea, zuntz sareko sentsorea, zuntz optikoko giroskopioa, etab.
Argitaratze data: 2023ko ekainaren 28a