Konsep optik terintegrasi dikemukakan oleh Dr. Miller dari Bell Laboratories pada tahun 1969. Optik terintegrasi merupakan mata kuliah baru yang mempelajari dan mengembangkan perangkat optik dan sistem perangkat elektronik optik hibrid dengan menggunakan metode terintegrasi berbasis optoelektronik dan mikroelektronika.Landasan teori optik terintegrasi adalah optik dan optoelektronik, yang melibatkan optik gelombang dan optik informasi, optik nonlinier, optoelektronik semikonduktor, optik kristal, optik film tipis, optik gelombang terpandu, mode berpasangan dan teori interaksi parametrik, perangkat dan sistem pemandu gelombang optik film tipis.Basis teknologinya terutama adalah teknologi film tipis dan teknologi mikroelektronika.Bidang penerapan optik terintegrasi sangat luas, selain komunikasi serat optik, teknologi penginderaan serat optik, pengolahan 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 suatu sistem optik.Ukuran sistemnya sekitar 1m2, dan ketebalan balok sekitar 1cm.Selain ukurannya yang besar, perakitan dan penyesuaiannya juga lebih sulit.Sistem optik terintegrasi memiliki keuntungan sebagai berikut:
1. Gelombang cahaya merambat dalam pandu gelombang optik, dan gelombang cahaya mudah dikendalikan dan dipertahankan energinya.
2. Integrasi membawa positioning yang stabil.Seperti 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, sehingga juga lebih mudah beradaptasi dengan faktor lingkungan seperti getaran dan suhu. .
(3) Ukuran perangkat dan panjang interaksi diperpendek;Elektronik terkait juga beroperasi pada tegangan rendah.
4. Kepadatan daya tinggi.Cahaya yang ditransmisikan sepanjang pandu gelombang terbatas pada ruang lokal kecil, sehingga menghasilkan kepadatan daya optik yang tinggi, yang mudah untuk mencapai ambang 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
Keunggulan integrasi optik dapat dibagi menjadi dua aspek, pertama menggantikan sistem elektronik terpadu (integrated Circuit) dengan sistem optik terpadu (integrated optic sirkuit);Yang lainnya terkait dengan serat optik dan pandu gelombang optik bidang dielektrik yang memandu gelombang cahaya, bukan 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 pada permukaan substrat.Jalur optik terintegrasi, yang mengintegrasikan elemen optik pada substrat yang sama dalam bentuk film tipis, merupakan cara penting untuk menyelesaikan miniaturisasi sistem optik asli dan meningkatkan kinerja secara keseluruhan.Perangkat terintegrasi memiliki keunggulan ukuran kecil, kinerja stabil dan andal, efisiensi tinggi, konsumsi daya rendah, dan penggunaan mudah.
Secara umum, keuntungan mengganti sirkuit terpadu dengan sirkuit optik terintegrasi meliputi peningkatan bandwidth, multiplexing pembagian panjang gelombang, peralihan multipleks, kehilangan kopling kecil, ukuran kecil, ringan, konsumsi daya rendah, penghematan persiapan batch yang baik, dan keandalan yang 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. komposisi jalur optik terintegrasi.
2. Penelitian dan penerapan optik terintegrasi
Optik terintegrasi banyak digunakan di berbagai bidang seperti industri, militer dan ekonomi, namun terutama digunakan dalam aspek berikut:
1. Jaringan komunikasi dan optik
Perangkat terintegrasi optik adalah perangkat keras utama untuk mewujudkan jaringan komunikasi optik berkecepatan tinggi dan berkapasitas besar, termasuk sumber laser terintegrasi respons berkecepatan tinggi, array kisi pandu gelombang multiplekser divisi panjang gelombang padat, fotodetektor terintegrasi respons pita sempit, konverter panjang gelombang perutean, matriks peralihan optik respons cepat, pembagi sinar pandu gelombang akses ganda kerugian rendah dan sebagainya.
2. Komputer fotonik
Yang disebut komputer foton adalah komputer yang menggunakan cahaya sebagai media transmisi informasi.Foton adalah boson, yang tidak memiliki muatan listrik, dan berkas cahaya dapat melintas secara paralel atau bersilangan tanpa saling mempengaruhi, sehingga memiliki kemampuan bawaan untuk pemrosesan paralel yang hebat.Komputer fotonik 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 fotonik adalah sakelar optik terintegrasi dan komponen logika optik terintegrasi.
3. Aplikasi lain, seperti pengolah informasi optik, sensor serat optik, sensor kisi serat, giroskop serat optik, dll.
Waktu posting: 28 Juni 2023