Entegre optik kavramı, 1969 yılında Bell Laboratuvarları'ndan Dr. Miller tarafından ortaya atılmıştır. Entegre optik, optoelektronik ve mikroelektronik temelinde entegre yöntemler kullanarak optik cihazları ve hibrit optik elektronik cihaz sistemlerini inceleyen ve geliştiren yeni bir alandır. Entegre optiğin teorik temeli, dalga optiği ve bilgi optiği, doğrusal olmayan optik, yarı iletken optoelektronik, kristal optik, ince film optiği, yönlendirilmiş dalga optiği, çift modlu ve parametrik etkileşim teorisi, ince film optik dalga kılavuzu cihazları ve sistemlerini içeren optik ve optoelektroniktir. Teknolojik temeli ise esas olarak ince film teknolojisi ve mikroelektronik teknolojisidir. Entegre optiğin uygulama alanı çok geniştir; optik fiber iletişimi, optik fiber algılama teknolojisi, optik bilgi işleme, optik bilgisayar ve optik depolamaya ek olarak malzeme bilimi araştırmaları, optik aletler, spektral araştırma gibi başka alanlar da vardır.
Birincisi, entegre optik avantajları
1. Ayrık optik cihaz sistemleriyle karşılaştırma
Ayrık optik cihaz, optik bir sistem oluşturmak için büyük bir platform veya optik taban üzerine sabitlenmiş bir optik cihaz türüdür. Sistemin boyutu yaklaşık 1 m2, kirişin kalınlığı ise yaklaşık 1 cm'dir. Büyük boyutuna ek olarak, montajı ve ayarlanması da daha zordur. Entegre optik sistemin aşağıdaki avantajları vardır:
1. Işık dalgaları optik dalga kılavuzlarında yayılır ve ışık dalgalarının enerjisini kontrol etmek ve korumak kolaydır.
2. Entegrasyon, istikrarlı konumlandırma sağlar. Yukarıda belirtildiği gibi, entegre optikler aynı alt tabaka üzerinde birden fazla cihaz üretmeyi gerektirir, bu nedenle ayrık optiklerin sahip olduğu montaj sorunları yaşanmaz, böylece kombinasyon istikrarlı olabilir ve titreşim ve sıcaklık gibi çevresel faktörlere daha iyi uyum sağlar.
(3) Cihaz boyutu ve etkileşim uzunluğu kısaltılır; İlgili elektronik aksamlar da daha düşük voltajlarda çalışır.
4. Yüksek güç yoğunluğu. Dalga kılavuzu boyunca iletilen ışık, küçük bir yerel alana hapsedildiğinde, gerekli cihaz çalışma eşiklerine kolayca ulaşılabilen ve doğrusal olmayan optik etkilerle çalışabilen yüksek bir optik güç yoğunluğu elde edilir.
5. Entegre optikler genellikle küçük boyutlu ve hafif bir santimetre ölçeğindeki alt tabaka üzerine entegre edilir.
2. Entegre devrelerle karşılaştırma
Optik entegrasyonun avantajları iki açıdan ele alınabilir, birincisi entegre elektronik sistemi (entegre devre) entegre optik sistem (entegre optik devre) ile değiştirmesidir; diğeri ise ışık dalgasını tel veya koaksiyel kablo yerine yönlendiren optik fiber ve dielektrik düzlem optik dalga kılavuzu ile ilgilidir ve sinyali iletir.
Entegre optik yollarda, optik elemanlar bir gofret alt tabaka üzerinde oluşturulur ve alt tabakanın içinde veya yüzeyinde oluşturulan optik dalga kılavuzları ile birbirine bağlanır. Optik elemanların aynı alt tabaka üzerinde ince film şeklinde entegre edildiği entegre optik yol, orijinal optik sistemin minyatürleştirilmesi sorununu çözmenin ve genel performansı iyileştirmenin önemli bir yoludur. Entegre cihaz, küçük boyut, kararlı ve güvenilir performans, yüksek verimlilik, düşük güç tüketimi ve kolay kullanım gibi avantajlara sahiptir.
Genel olarak, entegre devrelerin entegre optik devrelerle değiştirilmesinin avantajları arasında artırılmış bant genişliği, dalga boyu bölmeli çoğullama, çoklu anahtarlama, düşük kuplaj kaybı, küçük boyut, hafiflik, düşük güç tüketimi, iyi parti hazırlama ekonomisi ve yüksek güvenilirlik yer alır. Işık ve madde arasındaki çeşitli etkileşimler sayesinde, entegre optik yolun bileşiminde fotoelektrik etki, elektro-optik etki, akusto-optik etki, manyeto-optik etki, termo-optik etki vb. gibi çeşitli fiziksel etkiler kullanılarak yeni cihaz işlevleri de gerçekleştirilebilir.
2. Entegre optiğin araştırılması ve uygulanması
Entegre optikler endüstri, askeri ve ekonomi gibi çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmakla birlikte, esas olarak aşağıdaki alanlarda kullanılır:
1. İletişim ve optik ağlar
Optik entegre cihazlar, yüksek hızlı ve büyük kapasiteli optik iletişim ağlarını gerçekleştirmek için temel donanımlardır; bunlara yüksek hızlı tepkili entegre lazer kaynağı, dalga kılavuzu kafes dizisi yoğun dalga boyu bölmeli çoklayıcı, dar bant tepkili entegre fotodedektör, yönlendirme dalga boyu dönüştürücü, hızlı tepkili optik anahtarlama matrisi, düşük kayıplı çoklu erişimli dalga kılavuzu ışın bölücü vb. dahildir.
2. Fotonik bilgisayar
Foton bilgisayarı olarak adlandırılan bilgisayar, bilgi iletim ortamı olarak ışığı kullanan bir bilgisayardır. Fotonlar, elektrik yükü olmayan bozonlardır ve ışık ışınları birbirini etkilemeden paralel veya çapraz geçebilir, bu da doğuştan gelen yüksek paralel işleme yeteneğine sahiptir. Fotonik bilgisayar ayrıca geniş bilgi depolama kapasitesi, güçlü parazit önleme yeteneği, düşük çevre koşulları gereksinimleri ve güçlü hata toleransı gibi avantajlara sahiptir. Fotonik bilgisayarların en temel işlevsel bileşenleri, entegre optik anahtarlar ve entegre optik mantık bileşenleridir.
3. Optik bilgi işlemcisi, fiber optik sensör, fiber ızgara sensörü, fiber optik jiroskop vb. gibi diğer uygulamalar.
Gönderi zamanı: 28 Haz 2023