Konsep optik terintegrasi dikemukakan oleh Dr. Miller dari Bell Laboratories pada tahun 1969. Optik terintegrasi adalah bidang baru yang mempelajari dan mengembangkan perangkat optik dan sistem perangkat optik elektronik hibrida menggunakan metode terintegrasi berdasarkan optoelektronik dan mikroelektronik. Dasar teoritis optik terintegrasi adalah optik dan optoelektronik, yang meliputi optik gelombang dan optik informasi, optik nonlinier, optoelektronik semikonduktor, optik kristal, optik film tipis, optik gelombang terpandu, teori interaksi mode dan parametrik, perangkat dan sistem pandu gelombang optik film tipis. Dasar teknologi utamanya adalah teknologi film tipis dan teknologi mikroelektronik. Bidang aplikasi optik terintegrasi sangat luas, selain komunikasi serat optik, teknologi penginderaan serat optik, pemrosesan informasi optik, komputer optik dan penyimpanan optik, terdapat bidang lain, seperti penelitian ilmu material, instrumen optik, penelitian spektral.
Pertama, keunggulan optik terintegrasi
1. Perbandingan dengan sistem perangkat optik diskrit
Perangkat optik diskrit adalah jenis perangkat optik yang dipasang pada platform besar atau basis optik untuk membentuk sistem optik. Ukuran sistem ini sekitar 1m2, dan ketebalan berkasnya sekitar 1cm. Selain ukurannya yang besar, perakitan dan penyesuaiannya juga lebih sulit. Sistem optik terintegrasi memiliki keunggulan sebagai berikut:
1. Gelombang cahaya merambat dalam pandu gelombang optik, dan gelombang cahaya mudah dikendalikan serta energinya dapat dipertahankan.
2. Integrasi menghadirkan posisi yang stabil. Seperti yang disebutkan di atas, optik terintegrasi diharapkan dapat membuat beberapa perangkat pada substrat yang sama, sehingga tidak ada masalah perakitan yang dimiliki optik diskrit, sehingga kombinasinya dapat stabil, dan juga lebih mudah beradaptasi dengan faktor lingkungan seperti getaran dan suhu.
(3) Ukuran perangkat dan panjang interaksi dipersingkat; Elektronik terkait juga beroperasi pada tegangan yang lebih rendah.
4. Kepadatan daya tinggi. Cahaya yang ditransmisikan sepanjang pandu gelombang terbatas pada ruang lokal yang kecil, menghasilkan kepadatan daya optik yang tinggi, yang memudahkan untuk mencapai ambang batas operasi perangkat yang diperlukan dan bekerja dengan efek optik nonlinier.
5. Optik terintegrasi umumnya diintegrasikan pada substrat skala sentimeter, yang berukuran kecil dan ringan.
2. Perbandingan dengan sirkuit terpadu
Keunggulan integrasi optik dapat dibagi menjadi dua aspek, pertama adalah mengganti sistem elektronik terintegrasi (sirkuit terpadu) dengan sistem optik terintegrasi (sirkuit optik terpadu); kedua berkaitan dengan serat optik dan pandu gelombang optik bidang dielektrik yang memandu gelombang cahaya sebagai pengganti kawat atau kabel koaksial untuk mengirimkan sinyal.
Dalam jalur optik terintegrasi, elemen optik dibentuk pada substrat wafer dan dihubungkan oleh pandu gelombang optik yang dibentuk di dalam atau di permukaan substrat. Jalur optik terintegrasi, yang mengintegrasikan elemen optik pada substrat yang sama dalam bentuk film tipis, merupakan cara penting untuk memecahkan masalah miniaturisasi sistem optik asli dan meningkatkan kinerja keseluruhan. Perangkat terintegrasi memiliki keunggulan ukuran kecil, kinerja stabil dan andal, efisiensi tinggi, konsumsi daya rendah, dan mudah digunakan.
Secara umum, keunggulan penggantian sirkuit terpadu dengan sirkuit optik terpadu meliputi peningkatan bandwidth, multiplexing pembagian panjang gelombang, pengalihan multiplex, kerugian kopling yang kecil, ukuran kecil, bobot ringan, konsumsi daya rendah, ekonomi persiapan batch yang baik, dan keandalan tinggi. Karena berbagai interaksi antara cahaya dan materi, fungsi perangkat baru juga dapat direalisasikan 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 aplikasi optik terpadu
Optik terintegrasi banyak digunakan di berbagai bidang seperti industri, militer, dan ekonomi, tetapi terutama digunakan dalam aspek-aspek berikut:
1. Jaringan komunikasi dan optik
Perangkat terintegrasi optik merupakan perangkat keras kunci untuk mewujudkan jaringan komunikasi optik berkecepatan tinggi dan berkapasitas besar, termasuk sumber laser terintegrasi respons kecepatan tinggi, multiplexer pembagian panjang gelombang padat susunan kisi pandu gelombang, fotodetektor terintegrasi respons pita sempit, konverter panjang gelombang perutean, matriks pengalih optik respons cepat, pemisah berkas pandu gelombang akses ganda rugi 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, sehingga memiliki kemampuan bawaan untuk pemrosesan paralel yang hebat. Komputer foton juga memiliki keunggulan kapasitas penyimpanan informasi yang besar, kemampuan anti-interferensi yang kuat, persyaratan kondisi lingkungan yang rendah, dan toleransi kesalahan yang kuat. Komponen fungsional paling dasar dari komputer foton adalah sakelar optik terintegrasi dan komponen logika optik terintegrasi.
3. Aplikasi lainnya, seperti prosesor informasi optik, sensor serat optik, sensor kisi serat, giroskop serat optik, dll.
Waktu posting: 28 Juni 2023