Konsep optik bersepadu telah dikemukakan oleh Dr. Miller dari Bell Laboratories pada tahun 1969. Optik bersepadu merupakan subjek baharu yang mengkaji dan membangunkan peranti optik dan sistem peranti elektronik optik hibrid menggunakan kaedah bersepadu berdasarkan optoelektronik dan mikroelektronik. Asas teori optik bersepadu ialah optik dan optoelektronik, yang melibatkan optik gelombang dan optik maklumat, optik tak linear, optoelektronik semikonduktor, optik kristal, optik filem nipis, optik gelombang berpandu, teori interaksi mod gandingan dan parametrik, peranti dan sistem pandu gelombang optik filem nipis. Asas teknologi terutamanya ialah teknologi filem nipis dan teknologi mikroelektronik. Bidang aplikasi optik bersepadu sangat luas, selain komunikasi gentian optik, teknologi penderiaan gentian optik, pemprosesan maklumat optik, komputer optik dan storan optik, terdapat bidang lain, seperti penyelidikan sains bahan, instrumen optik, penyelidikan spektrum.
Pertama, kelebihan optik bersepadu
1. Perbandingan dengan sistem peranti optik diskret
Peranti optik diskret ialah sejenis peranti optik yang dipasang pada platform besar atau tapak optik untuk membentuk sistem optik. Saiz sistem adalah sekitar 1m2, dan ketebalan pancaran adalah kira-kira 1cm. Selain saiznya yang besar, pemasangan dan pelarasan juga lebih sukar. Sistem optik bersepadu mempunyai kelebihan berikut:
1. Gelombang cahaya merambat dalam pandu gelombang optik, dan gelombang cahaya mudah dikawal serta dikekalkan tenaganya.
2. Integrasi membawa kedudukan yang stabil. Seperti yang dinyatakan di atas, optik bersepadu menjangkakan untuk membuat beberapa peranti pada substrat yang sama, jadi tiada masalah pemasangan yang dihadapi oleh optik diskret, supaya gabungan itu boleh stabil, supaya ia juga lebih mudah disesuaikan dengan faktor persekitaran seperti getaran dan suhu.
(3) Saiz peranti dan panjang interaksi dipendekkan; Elektronik yang berkaitan juga beroperasi pada voltan yang lebih rendah.
4. Ketumpatan kuasa tinggi. Cahaya yang dipancarkan di sepanjang pandu gelombang terhad kepada ruang setempat yang kecil, menghasilkan ketumpatan kuasa optik yang tinggi, yang mudah mencapai ambang operasi peranti yang diperlukan dan berfungsi dengan kesan optik tak linear.
5. optik bersepadu secara amnya disepadukan pada substrat berskala sentimeter, yang bersaiz kecil dan ringan.
2. Perbandingan dengan litar bersepadu
Kelebihan integrasi optik boleh dibahagikan kepada dua aspek, satu adalah untuk menggantikan sistem elektronik bersepadu (litar bersepadu) dengan sistem optik bersepadu (litar optik bersepadu); yang satu lagi berkaitan dengan gentian optik dan pandu gelombang optik satah dielektrik yang membimbing gelombang cahaya dan bukannya wayar atau kabel sepaksi untuk menghantar isyarat.
Dalam laluan optik bersepadu, elemen optik dibentuk pada substrat wafer dan disambungkan oleh pandu gelombang optik yang dibentuk di dalam atau pada permukaan substrat. Laluan optik bersepadu, yang mengintegrasikan elemen optik pada substrat yang sama dalam bentuk filem nipis, merupakan cara penting untuk menyelesaikan pengecilan sistem optik asal dan meningkatkan prestasi keseluruhan. Peranti bersepadu ini mempunyai kelebihan saiz kecil, prestasi yang stabil dan boleh dipercayai, kecekapan tinggi, penggunaan kuasa yang rendah dan penggunaan yang mudah.
Secara amnya, kelebihan menggantikan litar bersepadu dengan litar optik bersepadu termasuk peningkatan lebar jalur, pemultipleksan pembahagian panjang gelombang, pensuisan pemultipleksan, kehilangan gandingan kecil, saiz kecil, ringan, penggunaan kuasa yang rendah, ekonomi penyediaan kelompok yang baik, dan kebolehpercayaan yang tinggi. Disebabkan oleh pelbagai interaksi antara cahaya dan jirim, fungsi peranti baharu juga boleh direalisasikan dengan menggunakan pelbagai kesan fizikal seperti kesan fotoelektrik, kesan elektro-optik, kesan akusto-optik, kesan magneto-optik, kesan termo-optik dan sebagainya dalam komposisi laluan optik bersepadu.
2. Penyelidikan dan aplikasi optik bersepadu
Optik bersepadu digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang seperti industri, ketenteraan dan ekonomi, tetapi ia digunakan terutamanya dalam aspek berikut:
1. Komunikasi dan rangkaian optik
Peranti bersepadu optik merupakan perkakasan utama untuk merealisasikan rangkaian komunikasi optik berkelajuan tinggi dan berkapasiti besar, termasuk sumber laser bersepadu tindak balas berkelajuan tinggi, pemultipleks pembahagian panjang gelombang padat tatasusunan kisi pandu gelombang, pengesan foto bersepadu tindak balas jalur sempit, penukar panjang gelombang penghalaan, matriks pensuisan optik tindak balas pantas, pembahagi pancaran pandu gelombang akses berbilang kehilangan rendah dan sebagainya.
2. Komputer fotonik
Komputer foton yang dipanggil ialah komputer yang menggunakan cahaya sebagai medium penghantaran maklumat. Foton ialah boson, yang tidak mempunyai cas elektrik, dan pancaran cahaya boleh melalui selari atau bersilang tanpa menjejaskan satu sama lain, yang mempunyai keupayaan semula jadi untuk pemprosesan selari yang hebat. Komputer fotonik juga mempunyai kelebihan kapasiti penyimpanan maklumat yang besar, keupayaan anti-gangguan yang kuat, keperluan yang rendah untuk keadaan persekitaran, dan toleransi kerosakan yang kuat. Komponen berfungsi paling asas komputer fotonik ialah suis optik bersepadu dan komponen logik optik bersepadu.
3. Aplikasi lain, seperti pemproses maklumat optik, sensor gentian optik, sensor kekisi gentian, giroskop gentian optik, dsb.
Masa siaran: 28 Jun 2023