რა არის ინტეგრირებული ოპტიკა?

ინტეგრირებული ოპტიკის კონცეფცია წამოაყენა დოქტორმა მილერმა Bell Laboratories-დან 1969 წელს. ინტეგრირებული ოპტიკა არის ახალი საგანი, რომელიც სწავლობს და ავითარებს ოპტიკურ მოწყობილობებს და ჰიბრიდულ ოპტიკურ ელექტრო მოწყობილობების სისტემებს ოპტოელექტრონიკასა და მიკროელექტრონიკაზე დაფუძნებული ინტეგრირებული მეთოდების გამოყენებით. ინტეგრირებული ოპტიკის თეორიული საფუძველია ოპტიკა და ოპტოელექტრონიკა, რომელიც მოიცავს ტალღურ ოპტიკას და საინფორმაციო ოპტიკას, არაწრფივ ოპტიკას, ნახევარგამტარულ ოპტოელექტრონიკას, კრისტალურ ოპტიკას, თხელი ფირის ოპტიკას, მართვადი ტალღის ოპტიკას, შეწყვილებულ რეჟიმს და პარამეტრულ ურთიერთქმედების თეორიას, წვრილი ფირის ოპტიკურ ტალღისებურ სისტემებს. ტექნოლოგიური საფუძველი ძირითადად თხელი ფირის ტექნოლოგია და მიკროელექტრონული ტექნოლოგიაა. ინტეგრირებული ოპტიკის გამოყენების სფერო ძალიან ფართოა, გარდა ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კომუნიკაციისა, ოპტიკური ბოჭკოვანი ზონდირების ტექნოლოგიის, ოპტიკური ინფორმაციის დამუშავების, ოპტიკური კომპიუტერისა და ოპტიკური შენახვისა, არის სხვა სფეროები, როგორიცაა მატერიალური მეცნიერების კვლევა, ოპტიკური ინსტრუმენტები, სპექტრული კვლევა.

პირველი, ინტეგრირებული ოპტიკური უპირატესობები

1. შედარება დისკრეტული ოპტიკური მოწყობილობების სისტემებთან

დისკრეტული ოპტიკური მოწყობილობა არის ოპტიკური მოწყობილობის ტიპი, რომელიც ფიქსირდება დიდ პლატფორმაზე ან ოპტიკურ ბაზაზე ოპტიკური სისტემის შესაქმნელად. სისტემის ზომა არის 1მ2 რიგის, ხოლო სხივის სისქე დაახლოებით 1 სმ. დიდი ზომის გარდა, აწყობა და რეგულირებაც უფრო რთულია. ინტეგრირებულ ოპტიკურ სისტემას აქვს შემდეგი უპირატესობები:

1. სინათლის ტალღები ვრცელდება ოპტიკურ ტალღაში და მსუბუქი ტალღების კონტროლი და მათი ენერგიის შენარჩუნება მარტივია.

2. ინტეგრაციას მოაქვს სტაბილური პოზიციონირება. როგორც ზემოთ აღინიშნა, ინტეგრირებული ოპტიკა მოელის რამდენიმე მოწყობილობის დამზადებას ერთსა და იმავე სუბსტრატზე, ამიტომ დისკრეტულ ოპტიკას არ აქვს აწყობის პრობლემები, ასე რომ კომბინაცია შეიძლება იყოს სტაბილური, რათა ის ასევე უფრო ადაპტირებული იყოს გარემო ფაქტორებთან, როგორიცაა ვიბრაცია და ტემპერატურა. .

(3) მოწყობილობის ზომა და ურთიერთქმედების სიგრძე შემცირებულია; ასოცირებული ელექტრონიკა ასევე მუშაობს დაბალ ძაბვაზე.

4. მაღალი სიმძლავრის სიმკვრივე. ტალღის გამტარის გასწვრივ გადაცემული შუქი შემოიფარგლება მცირე ლოკალურ სივრცეში, რაც იწვევს მაღალი ოპტიკური სიმძლავრის სიმკვრივეს, რაც ადვილად აღწევს მოწყობილობის საჭირო ოპერაციულ ზღურბლებს და მუშაობს არაწრფივი ოპტიკური ეფექტებით.

5. ინტეგრირებული ოპტიკა ძირითადად ინტეგრირებულია სანტიმეტრის მასშტაბის სუბსტრატზე, რომელიც მცირე ზომის და მსუბუქი წონისაა.

2. შედარება ინტეგრირებულ სქემებთან

ოპტიკური ინტეგრაციის უპირატესობები შეიძლება დაიყოს ორ ასპექტად, ერთი არის ინტეგრირებული ელექტრონული სისტემის (ინტეგრირებული მიკროსქემის) ჩანაცვლება ინტეგრირებული ოპტიკური სისტემით (ინტეგრირებული ოპტიკური წრე); მეორე დაკავშირებულია ოპტიკურ ბოჭკოვან და დიელექტრიკულ სიბრტყის ოპტიკურ ტალღურ გამტართან, რომელიც სიგნალის გადასაცემად მავთულის ან კოაქსიალური კაბელის ნაცვლად ხელმძღვანელობს სინათლის ტალღას.

ინტეგრირებულ ოპტიკურ გზაზე, ოპტიკური ელემენტები ფორმირდება ვაფლის სუბსტრატზე და დაკავშირებულია ოპტიკური ტალღების საშუალებით, რომლებიც წარმოიქმნება სუბსტრატის შიგნით ან ზედაპირზე. ინტეგრირებული ოპტიკური ბილიკი, რომელიც აერთიანებს ოპტიკურ ელემენტებს იმავე სუბსტრატზე თხელი ფილმის სახით, მნიშვნელოვანი გზაა ორიგინალური ოპტიკური სისტემის მინიატურიზაციის გადასაჭრელად და საერთო მუშაობის გასაუმჯობესებლად. ინტეგრირებულ მოწყობილობას აქვს მცირე ზომის, სტაბილური და საიმედო შესრულების, მაღალი ეფექტურობის, დაბალი ენერგიის მოხმარების და მარტივი გამოყენების უპირატესობები.

ზოგადად, ინტეგრირებული სქემების ინტეგრირებული ოპტიკური სქემებით ჩანაცვლების უპირატესობებში შედის გამტარუნარიანობის გაზრდა, ტალღის სიგრძის გაყოფის მულტიპლექსირება, მულტიპლექსის გადართვა, მცირე შეერთების დაკარგვა, მცირე ზომა, მსუბუქი წონა, დაბალი ენერგიის მოხმარება, სერიების მომზადების კარგი ეკონომია და მაღალი საიმედოობა. სინათლისა და მატერიის სხვადასხვა ურთიერთქმედების გამო, ახალი მოწყობილობის ფუნქციები ასევე შეიძლება განხორციელდეს სხვადასხვა ფიზიკური ეფექტების გამოყენებით, როგორიცაა ფოტოელექტრული ეფექტი, ელექტრო-ოპტიკური ეფექტი, აკუსტო-ოპტიკური ეფექტი, მაგნიტო-ოპტიკური ეფექტი, თერმო-ოპტიკური ეფექტი და ა.შ. ინტეგრირებული ოპტიკური ბილიკის შემადგენლობა.

2. ინტეგრირებული ოპტიკის კვლევა და გამოყენება

ინტეგრირებული ოპტიკა ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა სფეროში, როგორიცაა მრეწველობა, სამხედრო და ეკონომიკა, მაგრამ ის ძირითადად გამოიყენება შემდეგ ასპექტებში:

1. საკომუნიკაციო და ოპტიკური ქსელები

ოპტიკური ინტეგრირებული მოწყობილობები არის ძირითადი აპარატურა მაღალი სიჩქარით და დიდი სიმძლავრის ოპტიკური საკომუნიკაციო ქსელების განსახორციელებლად, მათ შორის მაღალი სიჩქარით რეაგირების ინტეგრირებული ლაზერული წყარო, ტალღის მაგიდის ბადე მკვრივი ტალღის სიგრძის გაყოფის მულტიპლექსერი, ვიწროზოლიანი რეაგირების ინტეგრირებული ფოტოდეტექტორი, მარშრუტიზაციის ტალღის სიგრძის გადამყვანი, სწრაფი რეაგირების ოპტიკური გადართვის მატრიცა. დაბალი დაკარგვის მრავალჯერადი წვდომის ტალღის სხივის გამყოფი და ასე შემდეგ.

2. ფოტონიკური კომპიუტერი

ეგრეთ წოდებული ფოტონის კომპიუტერი არის კომპიუტერი, რომელიც იყენებს სინათლეს, როგორც ინფორმაციის გადაცემის საშუალებას. ფოტონები არის ბოზონები, რომლებსაც არ აქვთ ელექტრული მუხტი, ხოლო სინათლის სხივები შეიძლება გაიარონ პარალელურად ან გადაკვეთონ ერთმანეთზე ზემოქმედების გარეშე, რასაც თანდაყოლილი აქვს დიდი პარალელური დამუშავების უნარი. ფოტონიკურ კომპიუტერს ასევე აქვს ინფორმაციის შენახვის დიდი სიმძლავრის, ძლიერი ჩარევის უნარის, გარემო პირობებისადმი დაბალი მოთხოვნების და ხარვეზების ძლიერი ტოლერანტობის უპირატესობები. ფოტონიკური კომპიუტერების ყველაზე ძირითადი ფუნქციური კომპონენტებია ინტეგრირებული ოპტიკური კონცენტრატორები და ინტეგრირებული ოპტიკური ლოგიკური კომპონენტები.

3. სხვა პროგრამები, როგორიცაა ოპტიკური ინფორმაციის პროცესორი, ოპტიკურ-ბოჭკოვანი სენსორი, ბოჭკოვანი ბადე სენსორი, ოპტიკურ-ბოჭკოვანი გიროსკოპი და ა.შ.