اپتیک یکپارچه چیست؟

مفهوم نوری یکپارچه توسط دکتر میلر از آزمایشگاههای بل در سال 1969 مطرح شد. اپتیک یکپارچه موضوعی جدید است که دستگاه های نوری و سیستم های دستگاه الکترونیکی نوری ترکیبی را با استفاده از روش های یکپارچه بر اساس نوری و میکروالکترونیک مورد مطالعه و توسعه می دهد. مبنای نظری اپتیک یکپارچه نوری و نوری و نوری است ، شامل اپتیک موج و اپتیک اطلاعات ، اپتیک غیرخطی ، نوری نیمه هادی ، نوری کریستال ، اپتیک فیلم نازک ، نوری موج هدایت شده ، حالت تعامل با پارامتری ، تئوری تعامل پارامتری ، فیلم نازک فیلم های موج نوری موج و سیستم ها. مبنای فن آوری عمدتا فناوری فیلم نازک و فناوری میکروالکترونیک است. زمینه کاربرد اپتیک یکپارچه علاوه بر ارتباطات فیبر نوری ، فناوری سنجش فیبر نوری ، پردازش اطلاعات نوری ، رایانه نوری و ذخیره نوری ، زمینه های دیگری نیز وجود دارد ، مانند تحقیقات علوم مواد ، ابزارهای نوری ، تحقیقات طیفی.

اول ، مزایای نوری یکپارچه

1. مقایسه با سیستم های دستگاه نوری گسسته

دستگاه نوری گسسته نوعی دستگاه نوری است که بر روی یک سکوی بزرگ یا پایه نوری ثابت شده است تا یک سیستم نوری تشکیل شود. اندازه سیستم به ترتیب 1m2 است و ضخامت پرتو در حدود 1 سانتی متر است. علاوه بر اندازه بزرگ ، مونتاژ و تنظیم نیز دشوارتر است. سیستم نوری یکپارچه مزایای زیر را دارد:

1. امواج نوری در موجبرهای نوری پخش می شوند و امواج نور به راحتی کنترل و حفظ انرژی خود را کنترل می کنند.

2. ادغام موقعیت پایدار را به ارمغان می آورد. همانطور که در بالا ذکر شد ، اپتیک یکپارچه انتظار دارد چندین دستگاه را در همان بستر بسازد ، بنابراین هیچ مشکلی در مونتاژ وجود ندارد که اپتیک گسسته داشته باشد ، به طوری که این ترکیب می تواند پایدار باشد ، به طوری که با عوامل محیطی مانند لرزش و دما نیز سازگار تر است.

(3) اندازه دستگاه و طول تعامل کوتاه می شود. الکترونیک همراه نیز در ولتاژهای پایین تر عمل می کند.

4 چگالی قدرت بالا. نور منتقل شده در امتداد موجبر محدود به یک فضای محلی کوچک است و در نتیجه چگالی قدرت نوری بالا ایجاد می شود ، که به راحتی می توان به آستانه های کاربردی دستگاه لازم رسید و با اثرات نوری غیرخطی کار کرد.

5. اپتیک های یکپارچه به طور کلی بر روی یک بستر در مقیاس سانتی متر ادغام می شوند ، که از نظر اندازه و وزن کم است.

2. مقایسه با مدارهای یکپارچه

مزایای ادغام نوری را می توان به دو جنبه تقسیم کرد ، یکی جایگزین کردن سیستم الکترونیکی یکپارچه (مدار یکپارچه) با سیستم نوری یکپارچه (مدار نوری یکپارچه). مورد دیگر مربوط به فیبر نوری و هواپیمای دی الکتریک است که موج موج نوری را به جای سیم یا کابل کواکسیال برای انتقال سیگنال راهنمایی می کند.

در یک مسیر نوری یکپارچه ، عناصر نوری بر روی یک بستر ویفر تشکیل می شوند و توسط موجبرهای نوری که در داخل یا روی سطح بستر تشکیل شده اند ، متصل می شوند. مسیر نوری یکپارچه ، که عناصر نوری را در همان بستر به شکل فیلم نازک ادغام می کند ، یک روش مهم برای حل مینیاتور سازی سیستم نوری اصلی و بهبود عملکرد کلی است. دستگاه یکپارچه مزایای اندازه کوچک ، عملکرد پایدار و قابل اعتماد ، راندمان بالا ، مصرف کم مصرف و استفاده آسان را دارد.

به طور کلی ، مزایای جایگزینی مدارهای یکپارچه با مدارهای نوری یکپارچه شامل افزایش پهنای باند ، تقسیم طول موج ، تعویض چند برابر ، از دست دادن اتصال کوچک ، اندازه کوچک ، وزن کم ، مصرف کم مصرف ، اقتصاد آماده سازی دسته ای خوب و قابلیت اطمینان بالا است. با توجه به تعامل های مختلف بین نور و ماده ، توابع دستگاه جدید نیز می تواند با استفاده از جلوه های مختلف فیزیکی مانند اثر فوتوالکتریک ، اثر الکترو نوری ، اثر آکوستیک نوری ، اثر مغناطیس نوری ، اثر حرارتی نوری و غیره در ترکیب مسیر نوری یکپارچه تحقق یابد.

2. تحقیق و کاربرد اپتیک یکپارچه

اپتیک یکپارچه به طور گسترده در زمینه های مختلف مانند صنعت ، نظامی و اقتصاد مورد استفاده قرار می گیرد ، اما عمدتاً در جنبه های زیر مورد استفاده قرار می گیرد:

1. شبکه های ارتباطی و نوری

دستگاه های یکپارچه نوری سخت افزار اصلی برای تحقق سرعت بالا و شبکه های ارتباطی نوری با ظرفیت بالا ، از جمله منبع لیزر یکپارچه با سرعت بالا ، موجبر موج دار تقسیم طول موج متراکم ، پاسخ باند باریک ، نوری یکپارچه یکپارچه ، مبدمه مسیر چرخشی مسیریابی ، ماتریس نوری سریع پاسخ ، کم از دست دادن چند ضایعات کم از دست رفته امدادی موج موج و ضریب ضایعه ای است.

2. کامپیوتر فوتونی

به اصطلاح رایانه فوتون رایانه ای است که از نور به عنوان رسانه انتقال اطلاعات استفاده می کند. فوتون ها بوزون هستند که هیچ بار الکتریکی ندارند و تیرهای نوری می توانند به موازات یا صلیب عبور کنند بدون اینکه بر یکدیگر تأثیر بگذارند ، که این توانایی ذاتی پردازش موازی عالی را دارد. رایانه فوتونیک همچنین مزایای ظرفیت ذخیره سازی اطلاعات بزرگ ، توانایی ضد دخانیات قوی ، نیازهای کم برای شرایط محیطی و تحمل گسل شدید را دارد. اساسی ترین مؤلفه های عملکردی رایانه های فوتونیک سوئیچ های نوری یکپارچه و مؤلفه های منطق نوری یکپارچه هستند.

3. برنامه های دیگر ، مانند پردازنده اطلاعات نوری ، سنسور فیبر نوری ، سنسور توری فیبر ، ژیروسکوپ فیبر نوری و غیره.