Koncepti i optikës së integruar u propozua nga Dr. Miller i Laboratorëve Bell në vitin 1969. Optika e integruar është një lëndë e re që studion dhe zhvillon pajisje optike dhe sisteme hibride të pajisjeve optike elektronike duke përdorur metoda të integruara mbi bazën e optoelektronikës dhe mikroelektronikës. Baza teorike e optikës së integruar është optika dhe optoelektronika, që përfshin optikën e valëve dhe optikën e informacionit, optikën jolineare, optoelektronikën gjysmëpërçuese, optikën kristalore, optikën e filmit të hollë, optikën e valëve të udhëhequra, teorinë e modës së çiftëzuar dhe të ndërveprimit parametrik, pajisjet dhe sistemet e valëpërçuesve optikë të filmit të hollë. Baza teknologjike është kryesisht teknologjia e filmit të hollë dhe teknologjia e mikroelektronikës. Fusha e zbatimit të optikës së integruar është shumë e gjerë, përveç komunikimit me fibra optike, teknologjisë së ndjeshmërisë me fibra optike, përpunimit të informacionit optik, kompjuterit optik dhe ruajtjes optike, ka edhe fusha të tjera, të tilla si kërkimi i shkencës së materialeve, instrumentet optike, kërkimi spektral.
Së pari, avantazhet optike të integruara
1. Krahasimi me sistemet e pajisjeve optike diskrete
Pajisja optike diskrete është një lloj pajisjeje optike e fiksuar në një platformë të madhe ose bazë optike për të formuar një sistem optik. Madhësia e sistemit është rreth 1m2 dhe trashësia e rrezes është rreth 1cm. Përveç madhësisë së saj të madhe, montimi dhe rregullimi janë gjithashtu më të vështira. Sistemi optik i integruar ka përparësitë e mëposhtme:
1. Valët e dritës përhapen në valëpërçues optikë, dhe valët e dritës janë të lehta për t'u kontrolluar dhe për të ruajtur energjinë e tyre.
2. Integrimi sjell pozicionim të qëndrueshëm. Siç u përmend më sipër, optika e integruar parashikon të bëjë disa pajisje në të njëjtin substrat, kështu që nuk ka probleme me montimin që kanë optika diskrete, në mënyrë që kombinimi të jetë i qëndrueshëm, në mënyrë që të jetë gjithashtu më i adaptueshëm ndaj faktorëve mjedisorë si dridhja dhe temperatura.
(3) Madhësia e pajisjes dhe gjatësia e ndërveprimit shkurtohen; Pajisjet elektronike të lidhura gjithashtu funksionojnë në tensione më të ulëta.
4. Dendësi e lartë e fuqisë. Drita e transmetuar përgjatë valëpërçuesit kufizohet në një hapësirë të vogël lokale, duke rezultuar në një dendësi të lartë të fuqisë optike, e cila është e lehtë për të arritur pragjet e nevojshme të funksionimit të pajisjes dhe për të punuar me efekte optike jolineare.
5. Optika e integruar në përgjithësi integrohet në një substrat në shkallë centimetri, i cili është i vogël në madhësi dhe i lehtë në peshë.
2. Krahasimi me qarqet e integruara
Avantazhet e integrimit optik mund të ndahen në dy aspekte: njëri është zëvendësimi i sistemit elektronik të integruar (qarku i integruar) me sistemin optik të integruar (qarku optik i integruar); tjetri lidhet me fibrën optike dhe valëpërçuesin optik në plan dielektrik që drejton valën e dritës në vend të telit ose kabllit koaksial për të transmetuar sinjalin.
Në një shteg optik të integruar, elementët optikë formohen në një substrat pllake dhe lidhen me anë të valëpërçuesve optikë të formuar brenda ose në sipërfaqen e substratit. Shtegu optik i integruar, i cili integron elementët optikë në të njëjtin substrat në formën e një filmi të hollë, është një mënyrë e rëndësishme për të zgjidhur miniaturizimin e sistemit optik origjinal dhe për të përmirësuar performancën e përgjithshme. Pajisja e integruar ka avantazhet e madhësisë së vogël, performancës së qëndrueshme dhe të besueshme, efikasitetit të lartë, konsumit të ulët të energjisë dhe përdorimit të lehtë.
Në përgjithësi, avantazhet e zëvendësimit të qarqeve të integruara me qarqe optike të integruara përfshijnë rritjen e gjerësisë së brezit, multipleksimin e ndarjes së gjatësisë së valës, ndërrimin e multipleksit, humbjen e vogël të çiftëzimit, madhësinë e vogël, peshën e lehtë, konsumin e ulët të energjisë, ekonominë e mirë të përgatitjes së serisë dhe besueshmërinë e lartë. Për shkak të ndërveprimeve të ndryshme midis dritës dhe materies, funksionet e reja të pajisjes mund të realizohen gjithashtu duke përdorur efekte të ndryshme fizike si efekti fotoelektrik, efekti elektro-optik, efekti akusto-optik, efekti magneto-optik, efekti termo-optik e kështu me radhë në përbërjen e shtegut optik të integruar.
2. Hulumtimi dhe zbatimi i optikës së integruar
Optika e integruar përdoret gjerësisht në fusha të ndryshme si industria, ushtria dhe ekonomia, por përdoret kryesisht në aspektet e mëposhtme:
1. Rrjetet e komunikimit dhe optike
Pajisjet optike të integruara janë hardueri kryesor për të realizuar rrjete komunikimi optik me shpejtësi të lartë dhe kapacitet të madh, duke përfshirë burimin e integruar të lazerit me përgjigje të shpejtë, multipleksuesin e dendur të ndarjes së gjatësisë së valës me rrjetë valëpërçuese, fotodetektorin e integruar me përgjigje të ngushtë me brez të ngushtë, konvertuesin e gjatësisë së valës së drejtimit, matricën e ndërrimit optik me përgjigje të shpejtë, ndarësin e rrezes së valëpërçuesit me qasje të shumëfishtë me humbje të ulët e kështu me radhë.
2. Kompjuter fotonik
I ashtuquajturi kompjuter fotonik është një kompjuter që përdor dritën si medium transmetimi të informacionit. Fotonet janë bozone, të cilat nuk kanë ngarkesë elektrike, dhe rrezet e dritës mund të kalojnë paralelisht ose kryqëzohen pa ndikuar te njëra-tjetra, gjë që ka aftësinë e lindur të përpunimit të shkëlqyer paralel. Kompjuteri fotonik gjithashtu ka avantazhet e kapacitetit të madh të ruajtjes së informacionit, aftësisë së fortë kundër ndërhyrjes, kërkesave të ulëta për kushtet mjedisore dhe tolerancës së fortë ndaj defekteve. Komponentët më themelorë funksionalë të kompjuterëve fotonikë janë çelësat optikë të integruar dhe komponentët e logjikës optike të integruar.
3. Zbatime të tjera, të tilla si procesor informacioni optik, sensor me fibra optike, sensor me rrjetë me fibra, xhiroskop me fibra optike, etj.
Koha e postimit: 28 qershor 2023