Konsep optik terintegrasi dikemukakan oleh Dr. Miller dari Bell Laboratories pada tahun 1969. Optik terintegrasi adalah subjek baru yang mempelajari dan mengembangkan perangkat optik dan sistem perangkat elektronik optik hibrida menggunakan metode terintegrasi berdasarkan optoelektronika dan mikroelektronika. Dasar teori optik terintegrasi adalah optik dan optoelektronika, yang melibatkan optik gelombang dan optik informasi, optik nonlinier, optoelektronika semikonduktor, optik kristal, optik film tipis, optik gelombang terpandu, mode terkopel dan teori interaksi parametrik, perangkat dan sistem pemandu gelombang optik film tipis. Basis teknologinya terutama adalah teknologi film tipis dan teknologi mikroelektronika. Bidang aplikasi optik terintegrasi 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, keunggulan optik terintegrasi
1. Perbandingan dengan sistem perangkat optik diskrit
Perangkat optik diskret adalah jenis perangkat optik yang terpasang pada platform besar atau basis optik untuk membentuk sistem optik. Ukuran sistem sekitar 1 m², dan ketebalan berkas sekitar 1 cm. Selain ukurannya yang besar, perakitan dan penyesuaiannya juga lebih sulit. Sistem optik terintegrasi memiliki keunggulan sebagai berikut:
1. Gelombang cahaya merambat dalam pemandu gelombang optik, dan gelombang cahaya mudah dikendalikan dan dipertahankan energinya.
2. Integrasi menghasilkan pemosisian yang stabil. Sebagaimana disebutkan sebelumnya, optik terintegrasi diharapkan dapat membuat beberapa perangkat pada substrat yang sama, sehingga tidak ada masalah perakitan yang dihadapi optik diskrit, sehingga kombinasinya dapat stabil, dan juga lebih adaptif terhadap faktor lingkungan seperti getaran dan suhu.
(3) Ukuran perangkat dan durasi interaksi diperpendek; 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, sehingga mudah mencapai ambang batas operasi 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 terintegrasi, elemen-elemen optik dibentuk pada substrat wafer dan dihubungkan oleh pemandu gelombang optik yang dibentuk di dalam atau di permukaan substrat. Jalur optik terintegrasi, yang mengintegrasikan elemen-elemen optik pada substrat yang sama dalam bentuk film tipis, merupakan cara penting untuk mengatasi miniaturisasi sistem optik asli dan meningkatkan kinerja keseluruhan. Perangkat terintegrasi ini memiliki keunggulan ukuran kecil, kinerja yang stabil dan andal, efisiensi tinggi, konsumsi daya rendah, dan kemudahan penggunaan.
Secara umum, keuntungan penggantian sirkuit terpadu dengan sirkuit optik terpadu meliputi peningkatan bandwidth, multiplexing pembagian panjang gelombang, pengalihan multipleks, rugi kopling rendah, ukuran kecil, bobot ringan, konsumsi daya rendah, efisiensi persiapan batch yang baik, dan keandalan yang tinggi. Berkat beragam interaksi antara cahaya dan materi, fungsi perangkat baru juga dapat diwujudkan dengan memanfaatkan 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 berkapasitas besar dan berkecepatan tinggi, meliputi sumber laser terpadu dengan respons berkecepatan tinggi, multiplekser pembagian panjang gelombang padat susunan kisi gelombang pemandu, fotodetektor terpadu dengan respons pita sempit, pengubah panjang gelombang perutean, matriks peralihan optik dengan respons cepat, pemisah berkas gelombang pemandu akses jamak dengan kehilangan rendah, dan seterusnya.
2. Komputer fotonik
Komputer foton adalah komputer yang menggunakan cahaya sebagai media transmisi informasi. Foton adalah boson yang tidak bermuatan listrik, dan berkas cahaya dapat bergerak paralel atau bersilangan tanpa saling memengaruhi, sehingga memiliki kemampuan bawaan pemrosesan paralel yang hebat. Komputer fotonik juga memiliki keunggulan kapasitas penyimpanan informasi yang besar, kemampuan anti-interferensi yang kuat, persyaratan lingkungan yang rendah, dan toleransi kesalahan yang tinggi. Komponen fungsional paling dasar dari komputer fotonik adalah sakelar optik terintegrasi dan komponen logika optik terintegrasi.
3. Aplikasi lain, seperti pemroses informasi optik, sensor serat optik, sensor kisi serat, giroskop serat optik, dll.
Waktu posting: 28-Jun-2023