De Konzept vun der integréierter Optik gouf 1969 vum Dr. Miller vun de Bell Laboratories virgestallt. Integréiert Optik ass en neit Fachgebitt, dat optesch Apparater an hybrid optesch elektronesch Apparatsystemer mat integréierte Methoden op Basis vun Optoelektronik a Mikroelektronik ënnersicht an entwéckelt. Déi theoretesch Basis vun der integréierter Optik ass Optik an Optoelektronik, mat Wellenoptik an Informatiounsoptik, netlinear Optik, Hallefleederoptoelektronik, Kristalloptik, Dënnschichtoptik, geleete Wellenoptik, gekoppelt Modus- a parametresch Interaktiounstheorie, Dënnschichtoptik a -systemer. Déi technologesch Basis ass haaptsächlech Dënnschichttechnologie a Mikroelektroniktechnologie. Den Uwendungsberäich vun der integréierter Optik ass ganz breet. Nieft der Glasfaserkommunikatioun, Glasfasersensortechnologie, optescher Informatiounsveraarbechtung, optesche Computeren an optesche Späicher gëtt et och aner Beräicher, wéi Materialwëssenschaftsfuerschung, optesch Instrumenter a Spektralfuerschung.
Éischtens, integréiert optesch Virdeeler
1. Vergläich mat diskreten opteschen Apparatsystemer
En diskreten opteschen Apparat ass eng Zort opteschen Apparat, deen op enger grousser Plattform oder optescher Basis befestegt ass, fir en optescht System ze bilden. D'Gréisst vum System ass ongeféier 1 m², an d'Déckt vum Stral ass ongeféier 1 cm. Nieft senger grousser Gréisst ass d'Montage an d'Astellung och méi schwéier. Dat integréiert optescht System huet déi folgend Virdeeler:
1. Liichtwellen propagéieren an optesche Wellenleiter, an d'Liichtwellen sinn einfach ze kontrolléieren an hir Energie z'erhalen.
2. Integratioun bréngt eng stabil Positionéierung. Wéi uewe scho gesot, erwaart integréiert Optik, datt verschidden Apparater um selwechte Substrat hiergestallt ginn, sou datt et keng Montageproblemer gëtt, déi diskret Optik huet, sou datt d'Kombinatioun stabil ka sinn, sou datt se och besser un Ëmweltfaktoren wéi Vibratiounen an Temperatur upasse kann.
(3) D'Gréisst vum Apparat an d'Interaktiounsdauer gi verkierzt; Déi associéiert Elektronik funktionéiert och bei méi niddrege Spannungen.
4. Héich Leeschtungsdicht. D'Liicht, dat laanscht de Wellenleiter transmittéiert gëtt, ass op e klenge lokale Raum beschränkt, wat zu enger héijer optescher Leeschtungsdicht féiert, wouduerch déi néideg Betribsschwellen vum Apparat einfach erreecht kënne ginn a mat netlinearen opteschen Effekter geschafft ka ginn.
5. Integréiert Optik ass meeschtens op engem Substrat vun Zentimetergréisst integréiert, wat kleng a liicht ass.
2. Vergläich mat integréierte Schaltungen
D'Virdeeler vun der optescher Integratioun kënnen an zwou Aspekter opgedeelt ginn, eng dovun ass den integréierten elektronesche System (integréierte Schaltkrees) duerch den integréierten optesche System (integréierten optesche Schaltkrees) z'ersetzen; déi aner bezitt sech op d'optesch Faser an den dielektresche Plang vum optesche Wellenleiter, déi d'Liichtwelle leeden, amplaz vun engem Drot oder Koaxialkabel, fir d'Signal ze iwwerdroen.
An engem integréierten optesche Wee sinn déi optesch Elementer op engem Wafer-Substrat geformt a mat optesche Wellenleiter verbonnen, déi am Substrat oder op der Uewerfläch vum Substrat geformt sinn. Den integréierten optesche Wee, deen optesch Elementer um selwechte Substrat a Form vun engem Dënnfilm integréiert, ass e wichtege Wee fir d'Miniaturiséierung vum ursprénglechen optesche System ze léisen an d'Gesamtleistung ze verbesseren. Den integréierten Apparat huet d'Virdeeler vun enger klenger Gréisst, stabiler a zouverléisseger Leeschtung, héijer Effizienz, niddregem Energieverbrauch an einfacher Benotzung.
Am Allgemengen gehéieren zu de Virdeeler vum Ersatz vun integréierte Schaltungen duerch integréiert optesch Schaltungen eng erhéicht Bandbreet, Wellenlängtmultiplexing, Multiplex-Switching, klenge Kopplungsverloscht, kleng Gréisst, liicht Gewiicht, niddrege Stroumverbrauch, gutt Batchvirbereedungswirtschaftlechkeet a grouss Zouverlässegkeet. Wéinst de verschiddenen Interaktiounen tëscht Liicht a Matière kënnen nei Apparatfunktiounen och realiséiert ginn andeems verschidde physikalesch Effekter wéi photoelektreschen Effekt, elektroopteschen Effekt, akustoopteschen Effekt, magnetoopteschen Effekt, thermoopteschen Effekt asw. an der Zesummesetzung vum integréierten optesche Wee benotzt ginn.
2. Fuerschung an Uwendung vun der integréierter Optik
Integréiert Optik gëtt wäit verbreet a verschiddene Beräicher wéi Industrie, Militär a Wirtschaft benotzt, awer si gëtt haaptsächlech an de folgende Beräicher benotzt:
1. Kommunikatiouns- an optesch Netzwierker
Optesch integréiert Apparater sinn déi wichtegst Hardware fir optesch Kommunikatiounsnetzwierker mat héijer Geschwindegkeet a grousser Kapazitéit ze realiséieren, dorënner integréiert Laserquell mat héijer Geschwindegkeet, Wellenleiter-Gitter-Array-Dichte-Wellenlängten-Divisiounsmultiplexer, integréierte Photodetektor mat schmuelem Bandbreet, Routing-Wellenlängtenkonverter, séier-reagéierend optesch Schaltmatrix, verloschtarm Multiple-Access-Wellenleiter-Strahlsplitter a sou weider.
2. Photonesche Computer
De sougenannte Photonencomputer ass e Computer, deen Liicht als Iwwerdroungsmedium vun Informatioun benotzt. Photone si Bosonen, déi keng elektresch Ladung hunn, a Liichtstrale kënne parallel oder kräizen, ouni sech géigesäiteg ze beaflossen, wat déi ugebuer Fäegkeet vun enger grousser paralleler Veraarbechtung huet. Photonesch Computere hunn och d'Virdeeler vun enger grousser Informatiounsspeicherkapazitéit, enger staarker Anti-Interferenz-Fäegkeet, niddrege Fuerderungen un Ëmweltbedingungen a staarker Fehlertoleranz. Déi elementarst funktionell Komponenten vu photonesche Computere sinn integréiert optesch Schalter an integréiert optesch Logikkomponenten.
3. Aner Uwendungen, wéi zum Beispill opteschen Informatiounsprozessor, Glasfasersensor, Glasfasergittersensor, Glasfasergyroskop, etc.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 28. Juni 2023