Optika integratuaren kontzeptua Bell Laboratories-eko Miller doktoreak aurkeztu zuen 1969an. Optika integratua gailu optikoen eta gailu elektroniko optiko hibridoen sistemak ikertzen eta garatzen dituen gai berria da, optoelektronika eta mikroelektronika oinarri hartuta metodo integratuak erabiliz. Optika integratuaren oinarri teorikoa optika eta optoelektronika da, uhin-optikak eta informazio-optikak, optika ez-lineala, optoelektronika erdieroaleak, kristal-optika, film mehe-optika, uhin gidatuen optika, modu akoplatua eta interakzio parametrikoaren teoria, film meheko uhin-gida optikoko gailu eta sistemak. Oinarri teknologikoa film meheen teknologia eta mikroelektronika teknologia dira batez ere. Optika integratuaren aplikazio eremua oso zabala da, zuntz optikoko komunikazioaz gain, zuntz optikoko sentsazio teknologiaz, informazio optikoaz prozesatzeaz, ordenagailu optikoa eta biltegiratze optikoaz gain, beste alor batzuk daude, hala nola, materialen zientziaren ikerketa, tresna optikoak, ikerketa espektrala.
Lehenik eta behin, abantaila optiko integratuak
1. Gailu optiko diskretuen sistemarekin alderatzea
Gailu optiko diskretua plataforma edo oinarri optiko handi batean finkatutako gailu optiko mota bat da, sistema optiko bat osatzeko. Sistemaren tamaina 1m2-ko ordenakoa da, eta habearen lodiera 1 cm ingurukoa da. 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-uhinak erraz kontrolatzen eta mantentzen dira haien energia.
2. Integrazioak kokapen egonkorra dakar. Goian esan bezala, optika integratuak substratu berean hainbat gailu egitea espero du, beraz, ez dago optika diskretuak dituen muntaketa-arazorik, konbinazioa egonkorra izan dadin, ingurune-faktoreetara ere moldagarriagoa izan dadin, hala nola bibrazioa eta tenperatura. .
(3) Gailuaren tamaina eta elkarrekintzaren luzera laburtu egiten dira; Elkartutako elektronika ere tentsio baxuagoetan funtzionatzen du.
4. Potentzia-dentsitate handia. Uhin-gidan zehar transmititzen den argia tokiko espazio txiki batera mugatzen da, eta, ondorioz, potentzia optiko dentsitate handia da, gailuaren funtzionamendu-atalaseetara erraz iristea eta efektu optiko ez-linealekin lan egitea.
5. optika integratua, oro har, zentimetro eskalako substratu batean integratzen da, tamaina txikikoa eta pisu arina dena.
2. Zirkuitu integratuekin alderatzea
Integrazio optikoaren abantailak bi alderditan bana daitezke, bata sistema elektroniko integratua (zirkuitu integratua) sistema optiko integratua (zirkuitu optiko integratua) ordezkatzea da; Bestea, seinalea transmititzeko alanbre edo kable ardazkidearen ordez argi-uhina gidatzen duten zuntz optikoarekin eta plano dielektrikoko uhin-gida optikoari dagokio.
Bide optiko integratuan, elementu optikoak obleen substratu baten gainean eratzen dira eta substratuaren barruan edo gainazalean osatutako uhin-gida optikoen bidez konektatzen dira. Bide optiko integratua, film mehe moduan substratu berean elementu optikoak integratzen dituena, jatorrizko sistema optikoaren miniaturizazioa konpontzeko eta errendimendu orokorra hobetzeko modu garrantzitsua da. Gailu integratuak tamaina txikia, errendimendu egonkorra eta fidagarria, eraginkortasun handia, energia kontsumo txikia eta erabilera erraza ditu abantailak.
Oro har, zirkuitu integratuak zirkuitu optiko integratuekin ordezkatzearen abantailak honako hauek dira: banda zabalera handitzea, uhin-luzera zatitzeko multiplexazioa, multiplex aldatzea, akoplamendu-galera txikia, tamaina txikia, pisu arina, potentzia-kontsumo txikia, loteak prestatzeko ekonomia ona eta fidagarritasun handia. Argiaren eta materiaren arteko elkarrekintza desberdinak direla eta, gailuaren funtzio berriak ere gauzatu 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 konposizioa.
2. Optika integratuaren ikerketa eta aplikazioa
Optika integratua asko erabiltzen da hainbat esparrutan, hala nola industrian, militarrean eta ekonomian, baina batez ere alderdi hauetan erabiltzen da:
1. Komunikazio eta sare optikoak
Integratutako gailu optikoek abiadura handiko eta gaitasun handiko komunikazio sare optikoetarako funtsezko hardwarea dira, besteak beste, abiadura handiko erantzun laser iturri integratua, uhin-gidaren sare-matrizea uhin-luzera trinkoaren zatiketa-multiplexua, banda estuaren erantzunaren fotodetektagailu integratua, bideratze-uhin-luzera bihurgailua, erantzun azkarra aldatzeko matrize optikoa, galera baxuko sarbide anitzeko uhin-gida-izpien zatitzailea eta abar.
2. Ordenagailu fotonikoa
Foton ordenagailua deritzona argia informazioaren transmisio-bide gisa erabiltzen duen ordenagailua da. Fotoiak bosoiak dira, karga elektrikorik ez dutenak, eta argi izpiak paralelo edo gurutzatu daitezke elkarri eragin gabe, eta horrek prozesamendu paralelo handiaren berezko gaitasuna du. Ordenagailu fotonikoak ere abantailak ditu informazioa biltegiratzeko ahalmen handia, interferentziaren aurkako gaitasun handia, ingurumen baldintzetarako eskakizun baxuak eta akatsen tolerantzia handia. Ordenagailu fotonikoen osagai funtzional oinarrizkoenak etengailu optiko integratuak eta osagai logiko optiko integratuak dira.
3. Beste aplikazio batzuk, hala nola, informazio optikoko prozesadorea, zuntz optikoko sentsorea, zuntz sareko sentsorea, zuntz optikoko giroskopioa, etab.
Argitalpenaren ordua: 2023-06-28