Il-kunċett tal-ottika integrata tressaq minn Dr. Miller tal-Bell Laboratories fl-1969. L-ottika integrata hija suġġett ġdid li jistudja u jiżviluppa apparati ottiċi u sistemi ta' apparati elettroniċi ottiċi ibridi bl-użu ta' metodi integrati bbażati fuq l-optoelettronika u l-mikroelettronika. Il-bażi teoretika tal-ottika integrata hija l-ottika u l-optoelettronika, li tinvolvi l-ottika tal-mewġ u l-ottika tal-informazzjoni, l-ottika mhux lineari, l-optoelettronika tas-semikondutturi, l-ottika tal-kristall, l-ottika tal-film irqiq, l-ottika tal-mewġ iggwidat, it-teorija tal-modalità akkoppjata u l-interazzjoni parametrika, apparati u sistemi ta' waveguide ottiċi tal-film irqiq. Il-bażi teknoloġika hija prinċipalment it-teknoloġija tal-film irqiq u t-teknoloġija tal-mikroelettronika. Il-qasam tal-applikazzjoni tal-ottika integrata huwa wiesa' ħafna, minbarra l-komunikazzjoni bil-fibra ottika, it-teknoloġija tas-sensing tal-fibra ottika, l-ipproċessar tal-informazzjoni ottika, il-kompjuter ottiku u l-ħażna ottika, hemm oqsma oħra, bħar-riċerka fix-xjenza tal-materjali, strumenti ottiċi, u r-riċerka spettrali.
L-ewwel, vantaġġi ottiċi integrati
1. Paragun ma' sistemi ta' apparati ottiċi diskreti
Apparat ottiku diskret huwa tip ta' apparat ottiku ffissat fuq pjattaforma kbira jew bażi ottika biex jifforma sistema ottika. Id-daqs tas-sistema huwa madwar 1m2, u l-ħxuna tar-raġġ hija ta' madwar 1cm. Minbarra d-daqs kbir tiegħu, l-assemblaġġ u l-aġġustament huma wkoll aktar diffiċli. Is-sistema ottika integrata għandha l-vantaġġi li ġejjin:
1. Il-mewġ tad-dawl jinfirex f'gwidi tal-mewġ ottiċi, u l-mewġ tad-dawl huwa faċli biex tikkontrollah u żżomm l-enerġija tiegħu.
2. L-integrazzjoni ġġib pożizzjonament stabbli. Kif imsemmi hawn fuq, l-ottika integrata tistenna li tagħmel diversi apparati fuq l-istess sottostrat, għalhekk ma jkun hemm l-ebda problema ta' assemblaġġ li għandha l-ottika diskreta, sabiex il-kombinazzjoni tkun tista' tkun stabbli, sabiex tkun ukoll aktar adattabbli għal fatturi ambjentali bħall-vibrazzjoni u t-temperatura.
(3) Id-daqs tal-apparat u t-tul tal-interazzjoni huma mqassra; L-elettronika assoċjata topera wkoll b'vultaġġi aktar baxxi.
4. Densità għolja ta' qawwa. Id-dawl trasmess tul il-gwida tal-mewġ huwa limitat għal spazju lokali żgħir, li jirriżulta f'densità għolja ta' qawwa ottika, li hija faċli biex tilħaq il-limiti operattivi meħtieġa tal-apparat u taħdem b'effetti ottiċi mhux lineari.
5. L-ottika integrata ġeneralment hija integrata fuq sottostrat fuq skala ċentimetrika, li huwa żgħir fid-daqs u ħafif fil-piż.
2. Paragun maċ-ċirkwiti integrati
Il-vantaġġi tal-integrazzjoni ottika jistgħu jinqasmu f'żewġ aspetti, wieħed huwa li s-sistema elettronika integrata (ċirkwit integrat) tiġi sostitwita b'sistema ottika integrata (ċirkwit ottiku integrat); L-ieħor huwa relatat mal-fibra ottika u l-gwida tal-mewġ ottika tal-pjan dielettriku li tiggwida l-mewġa tad-dawl minflok wajer jew kejbil koassjali biex tittrażmetti s-sinjal.
F'mogħdija ottika integrata, l-elementi ottiċi huma ffurmati fuq sottostrat tal-wejfer u konnessi permezz ta' waveguides ottiċi ffurmati ġewwa jew fuq il-wiċċ tas-sottostrat. Il-mogħdija ottika integrata, li tintegra elementi ottiċi fuq l-istess sottostrat fil-forma ta' film irqiq, hija mod importanti biex tissolva l-minjaturizzazzjoni tas-sistema ottika oriġinali u tittejjeb il-prestazzjoni ġenerali. L-apparat integrat għandu l-vantaġġi ta' daqs żgħir, prestazzjoni stabbli u affidabbli, effiċjenza għolja, konsum baxx ta' enerġija u użu faċli.
B'mod ġenerali, il-vantaġġi tas-sostituzzjoni taċ-ċirkwiti integrati b'ċirkwiti ottiċi integrati jinkludu żieda fil-bandwidth, multiplexing tad-diviżjoni tal-wavelength, swiċċjar multiplex, telf żgħir ta' akkoppjar, daqs żgħir, piż ħafif, konsum baxx ta' enerġija, ekonomija tajba ta' preparazzjoni tal-lott, u affidabbiltà għolja. Minħabba d-diversi interazzjonijiet bejn id-dawl u l-materja, funzjonijiet ġodda tal-apparat jistgħu wkoll jiġu realizzati bl-użu ta' diversi effetti fiżiċi bħall-effett fotoelettriku, l-effett elettro-ottiku, l-effett akusto-ottiku, l-effett manjeto-ottiku, l-effett termo-ottiku, eċċ. fil-kompożizzjoni tal-mogħdija ottika integrata.
2. Riċerka u applikazzjoni ta' ottika integrata
L-ottika integrata tintuża ħafna f'diversi oqsma bħall-industrija, il-militar u l-ekonomija, iżda tintuża prinċipalment fl-aspetti li ġejjin:
1. Netwerks ta' komunikazzjoni u ottiċi
Apparati ottiċi integrati huma l-ħardwer ewlieni biex jiġu realizzati netwerks ta' komunikazzjoni ottika b'veloċità għolja u kapaċità kbira, inkluż sors tal-lejżer integrat b'rispons ta' veloċità għolja, multiplexer ta' diviżjoni ta' wavelength densa b'firxa ta' grating tal-gwida tal-mewġ, fotodetector integrat b'rispons ta' bandwidth dejqa, konvertitur ta' wavelength tar-rotta, matriċi ta' swiċċjar ottiku b'rispons mgħaġġel, splitter tar-raġġ tal-gwida tal-mewġ b'aċċess multiplu b'telf baxx, eċċ.
2. Kompjuter fotoniku
L-hekk imsejjaħ kompjuter fotoniku huwa kompjuter li juża d-dawl bħala l-mezz ta' trasmissjoni tal-informazzjoni. Il-fotoni huma bożoni, li m'għandhom l-ebda ċarġ elettriku, u r-raġġi tad-dawl jistgħu jgħaddu b'mod parallel jew jaqsmu mingħajr ma jaffettwaw lil xulxin, u dan għandu l-kapaċità intrinsika ta' pproċessar parallel kbir. Il-kompjuter fotoniku għandu wkoll il-vantaġġi ta' kapaċità kbira ta' ħażna ta' informazzjoni, kapaċità qawwija kontra l-interferenza, rekwiżiti baxxi għall-kundizzjonijiet ambjentali, u tolleranza qawwija għall-ħsarat. L-aktar komponenti funzjonali bażiċi tal-kompjuters fotoniċi huma swiċċijiet ottiċi integrati u komponenti loġiċi ottiċi integrati.
3. Applikazzjonijiet oħra, bħal proċessur tal-informazzjoni ottika, sensur tal-fibra ottika, sensur tal-gradilja tal-fibra, ġiroskopju tal-fibra ottika, eċċ.
Ħin tal-posta: 28 ta' Ġunju 2023