Konsep optik terpadu dikemukakan oleh Dr. Miller dari Bell Laboratories pada tahun 1969. Optik terpadu adalah subjek baru yang mempelajari dan mengembangkan perangkat optik dan sistem perangkat elektronik optik hibrid menggunakan metode terpadu berdasarkan optoelektronik dan mikroelektronik. Dasar teori optik terpadu adalah optik dan optoelektronik, yang melibatkan optik gelombang dan optik informasi, optik nonlinier, optoelektronik semikonduktor, optik kristal, optik film tipis, optik gelombang terpandu, mode kopel dan teori interaksi parametrik, perangkat dan sistem pemandu gelombang optik film tipis. Basis teknologinya terutama adalah teknologi film tipis dan teknologi mikroelektronik. Bidang aplikasi optik terpadu sangat luas, selain komunikasi serat optik, teknologi penginderaan serat optik, pemrosesan informasi optik, komputer optik dan penyimpanan optik, ada bidang lain, seperti penelitian ilmu material, instrumen optik, penelitian spektral.
Pertama, keuntungan optik terintegrasi
1. Perbandingan dengan sistem perangkat optik diskrit
Perangkat optik diskret adalah jenis perangkat optik yang dipasang pada platform besar atau basis optik untuk membentuk sistem optik. Ukuran sistem sekitar 1m2, dan ketebalan balok sekitar 1cm. Selain ukurannya yang besar, perakitan dan penyesuaian juga lebih sulit. Sistem optik terintegrasi memiliki keunggulan berikut:
1. Gelombang cahaya merambat dalam pemandu gelombang optik, dan gelombang cahaya mudah dikendalikan dan dijaga energinya.
2. Integrasi menghasilkan posisi yang stabil. Seperti disebutkan di atas, optik terintegrasi diharapkan dapat membuat beberapa perangkat pada substrat yang sama, sehingga tidak ada masalah perakitan yang dialami optik diskrit, sehingga kombinasinya dapat stabil, sehingga juga lebih mudah beradaptasi dengan faktor lingkungan seperti getaran dan suhu.
(3) Ukuran perangkat dan durasi interaksi diperpendek; Elektronik terkait juga beroperasi pada tegangan lebih rendah.
4. Kepadatan daya tinggi. Cahaya yang ditransmisikan sepanjang pandu gelombang dibatasi pada ruang lokal yang kecil, sehingga menghasilkan kepadatan daya optik yang tinggi, yang memudahkan untuk mencapai ambang batas pengoperasian perangkat yang diperlukan dan bekerja dengan efek optik nonlinier.
5. Optik terintegrasi umumnya terintegrasi pada substrat berskala sentimeter, yang berukuran kecil dan ringan.
2. Perbandingan dengan sirkuit terpadu
Keuntungan dari integrasi optik dapat dibagi menjadi dua aspek, yang pertama adalah mengganti sistem elektronik terpadu (sirkuit terpadu) dengan sistem optik terpadu (sirkuit optik terintegrasi); yang kedua terkait dengan serat optik dan pemandu gelombang optik bidang dielektrik yang memandu gelombang cahaya, bukan kawat atau kabel koaksial untuk mengirimkan sinyal.
Dalam jalur optik terpadu, elemen optik dibentuk pada substrat wafer dan dihubungkan oleh pemandu gelombang optik yang dibentuk di dalam atau pada permukaan substrat. Jalur optik terpadu, yang mengintegrasikan elemen optik pada substrat yang sama dalam bentuk film tipis, merupakan cara penting untuk mengatasi miniaturisasi sistem optik asli dan meningkatkan kinerja keseluruhan. Perangkat terpadu memiliki keunggulan ukuran kecil, kinerja yang stabil dan andal, efisiensi tinggi, konsumsi daya rendah, dan penggunaan yang mudah.
Secara umum, keuntungan mengganti sirkuit terpadu dengan sirkuit optik terpadu meliputi peningkatan lebar pita, multiplexing pembagian panjang gelombang, pengalihan multipleks, rugi kopling kecil, ukuran kecil, bobot ringan, konsumsi daya rendah, ekonomis persiapan batch yang baik, dan keandalan tinggi. Karena berbagai interaksi antara cahaya dan materi, fungsi perangkat baru juga dapat diwujudkan dengan menggunakan berbagai efek fisik seperti efek fotolistrik, efek elektro-optik, efek akustik-optik, efek magneto-optik, efek termo-optik dan sebagainya dalam komposisi jalur optik terpadu.
2. Penelitian dan penerapan optik terintegrasi
Optik terintegrasi banyak digunakan di berbagai bidang seperti industri, militer dan ekonomi, tetapi terutama digunakan dalam aspek-aspek berikut:
1. Komunikasi dan jaringan optik
Perangkat optik terpadu merupakan perangkat keras utama untuk mewujudkan jaringan komunikasi optik berkecepatan tinggi dan berkapasitas besar, meliputi sumber laser terpadu dengan respons berkecepatan tinggi, multiplekser pembagian panjang gelombang padat susunan kisi pandu gelombang, fotodetektor terpadu dengan respons pita sempit, konverter panjang gelombang perutean, matriks peralihan optik dengan respons cepat, pemisah berkas pandu gelombang akses ganda dengan kehilangan rendah, dan sebagainya.
2. Komputer fotonik
Komputer foton adalah komputer yang menggunakan cahaya sebagai media transmisi informasi. Foton adalah boson, yang tidak memiliki muatan listrik, dan berkas cahaya dapat melewati secara paralel atau bersilangan tanpa saling memengaruhi, yang memiliki kemampuan bawaan pemrosesan paralel yang hebat. Komputer fotonik juga memiliki keunggulan kapasitas penyimpanan informasi yang besar, kemampuan anti-interferensi yang kuat, persyaratan rendah untuk kondisi lingkungan, dan toleransi kesalahan yang kuat. Komponen fungsional paling dasar dari komputer fotonik adalah sakelar optik terintegrasi dan komponen logika optik terintegrasi.
3. Aplikasi lain, seperti prosesor informasi optik, sensor serat optik, sensor kisi serat, giroskop serat optik, dll.
Waktu posting: 28-Jun-2023