Ի՞նչ է ինտեգրված օպտիկան։

Ինտեգրված օպտիկայի հայեցակարգը առաջ է քաշել Բել լաբորատորիաների դոկտոր Միլլերը 1969 թվականին: Ինտեգրված օպտիկան նոր առարկա է, որն ուսումնասիրում և մշակում է օպտիկական սարքեր և հիբրիդային օպտոէլեկտրոնային սարքերի համակարգեր՝ օգտագործելով ինտեգրված մեթոդներ՝ օպտոէլեկտրոնիկայի և միկրոէլեկտրոնիկայի հիման վրա: Ինտեգրված օպտիկայի տեսական հիմքը օպտիկան և օպտոէլեկտրոնիկան են, որոնք ներառում են ալիքային օպտիկան և տեղեկատվական օպտիկան, ոչ գծային օպտիկան, կիսահաղորդչային օպտոէլեկտրոնիկան, բյուրեղային օպտիկան, բարակ թաղանթային օպտիկան, ուղղորդվող ալիքային օպտիկան, զուգակցված ռեժիմի և պարամետրիկ փոխազդեցության տեսությունը, բարակ թաղանթային օպտիկական ալիքատար սարքերն ու համակարգերը: Տեխնոլոգիական հիմքը հիմնականում բարակ թաղանթային տեխնոլոգիան և միկրոէլեկտրոնիկայի տեխնոլոգիան են: Ինտեգրված օպտիկայի կիրառման ոլորտը շատ լայն է, բացի օպտիկական մանրաթելային կապի, օպտիկական մանրաթելային զգայունակության տեխնոլոգիայի, օպտիկական տեղեկատվության մշակման, օպտիկական համակարգիչների և օպտիկական պահեստավորման, կան նաև այլ ոլորտներ, ինչպիսիք են նյութագիտության հետազոտությունները, օպտիկական գործիքները, սպեկտրալ հետազոտությունները:

Նախ, ինտեգրված օպտիկական առավելությունները

1. Համեմատություն դիսկրետ օպտիկական սարքերի համակարգերի հետ

Դիսկրետ օպտիկական սարքը օպտիկական սարքի տեսակ է, որը ամրացվում է մեծ հարթակի կամ օպտիկական հիմքի վրա՝ օպտիկական համակարգ կազմելու համար: Համակարգի չափը մոտ 1 մ2 է, իսկ ճառագայթի հաստությունը՝ մոտ 1 սմ: Բացի մեծ չափսերից, հավաքումը և կարգավորումը նույնպես ավելի դժվար են: Ինտեգրված օպտիկական համակարգն ունի հետևյալ առավելությունները.

1. Լույսի ալիքները տարածվում են օպտիկական ալիքատարերում, և լույսի ալիքները հեշտ է կառավարել և պահպանել իրենց էներգիան։

2. Ինտեգրացիան ապահովում է կայուն դիրքավորում: Ինչպես նշվեց վերևում, ինտեգրված օպտիկան նախատեսում է մի քանի սարքերի ստեղծում նույն հիմքի վրա, ուստի չկան հավաքման խնդիրներ, որոնք ունեն դիսկրետ օպտիկան, այնպես որ համադրությունը կարող է լինել կայուն, այնպես որ այն նաև ավելի հարմարվողական է շրջակա միջավայրի գործոններին, ինչպիսիք են թրթռումը և ջերմաստիճանը:

(3) Սարքի չափը և փոխազդեցության տևողությունը կրճատվում են։ Առնչվող էլեկտրոնիկան նույնպես աշխատում է ավելի ցածր լարման պայմաններում։

4. Բարձր հզորության խտություն։ Ալիքատարի երկայնքով անցնող լույսը սահմանափակվում է փոքր տեղային տարածությամբ, ինչը հանգեցնում է բարձր օպտիկական հզորության խտության, որը հեշտացնում է սարքի անհրաժեշտ աշխատանքային շեմերի հասնելը և ոչ գծային օպտիկական էֆեկտների հետ աշխատանքը։

5. Ինտեգրված օպտիկան սովորաբար ինտեգրվում է սանտիմետրային մասշտաբի հիմքի վրա, որը փոքր է չափսերով և թեթև քաշով։

2. Համեմատություն ինտեգրալ սխեմաների հետ

Օպտիկական ինտեգրման առավելությունները կարելի է բաժանել երկու ասպեկտի՝ մեկը ինտեգրված էլեկտրոնային համակարգը (ինտեգրված սխեմա) փոխարինելն է ինտեգրված օպտիկական համակարգով (ինտեգրված օպտիկական սխեմա), մյուսը կապված է օպտիկական մանրաթելի և դիէլեկտրիկ հարթության օպտիկական ալիքատարի հետ, որոնք ուղղորդում են լույսի ալիքը՝ ազդանշանը փոխանցելու համար մետաղալարի կամ կոաքսիալ մալուխի փոխարեն։

Ինտեգրված օպտիկական ուղու դեպքում օպտիկական տարրերը ձևավորվում են վաֆլի հիմքի վրա և միացված են հիմքի ներսում կամ մակերեսին ձևավորված օպտիկական ալիքատարերով: Ինտեգրված օպտիկական ուղին, որը նույն հիմքի վրա բարակ թաղանթի տեսքով ինտեգրում է օպտիկական տարրերը, կարևոր միջոց է սկզբնական օպտիկական համակարգի մանրացման խնդիրը լուծելու և ընդհանուր աշխատանքը բարելավելու համար: Ինտեգրված սարքն ունի փոքր չափի, կայուն և հուսալի աշխատանքի, բարձր արդյունավետության, ցածր էներգիայի սպառման և հեշտ օգտագործման առավելություններ:

Ընդհանուր առմամբ, ինտեգրալ սխեմաները ինտեգրալ օպտիկական սխեմաներով փոխարինելու առավելություններից են թողունակության մեծացումը, ալիքի երկարության բաժանման մուլտիպլեքսավորումը, մուլտիպլեքսային կոմուտացիան, միացման փոքր կորուստները, փոքր չափսերը, թեթև քաշը, ցածր էներգիայի սպառումը, խմբաքանակի լավ պատրաստման տնտեսությունը և բարձր հուսալիությունը: Լույսի և նյութի միջև տարբեր փոխազդեցությունների շնորհիվ, նոր սարքերի գործառույթները կարող են իրականացվել նաև ինտեգրալ օպտիկական ուղու կազմում տարբեր ֆիզիկական էֆեկտներ օգտագործելով, ինչպիսիք են ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը, էլեկտրաօպտիկական էֆեկտը, ակուստոօպտիկական էֆեկտը, մագնիսաօպտիկական էֆեկտը, ջերմաօպտիկական էֆեկտը և այլն:

2. Ինտեգրված օպտիկայի հետազոտություն և կիրառում

Ինտեգրված օպտիկան լայնորեն կիրառվում է տարբեր ոլորտներում, ինչպիսիք են արդյունաբերությունը, ռազմական և տնտեսական գործունեությունը, բայց այն հիմնականում օգտագործվում է հետևյալ ոլորտներում՝

1. Կապի և օպտիկական ցանցեր

Օպտիկական ինտեգրված սարքերը բարձր արագության և մեծ տարողունակության օպտիկական կապի ցանցեր իրականացնելու հիմնական սարքավորումներն են, ներառյալ բարձր արագության արձագանքով ինտեգրված լազերային աղբյուրը, ալիքատար ցանցային զանգվածի խիտ ալիքի երկարության բաժանման մուլտիպլեքսորը, նեղաշերտ արձագանքով ինտեգրված լուսադետեկտորը, երթուղային ալիքի փոխարկիչը, արագ արձագանքման օպտիկական կոմուտացիոն մատրիցը, ցածր կորստի բազմակի մուտքի ալիքատար ճառագայթային բաժանիչը և այլն:

2. Ֆոտոնային համակարգիչ

Այսպես կոչված ֆոտոնային համակարգիչը համակարգիչ է, որն օգտագործում է լույսը որպես տեղեկատվության փոխանցման միջոց: Ֆոտոնները բոզոններ են, որոնք էլեկտրական լիցք չունեն, և լույսի ճառագայթները կարող են անցնել զուգահեռ կամ հատվել՝ առանց միմյանց վրա ազդելու, ինչը ունի զուգահեռ մշակման մեծ բնածին ունակություն: Ֆոտոնային համակարգիչն ունի նաև տեղեկատվության պահպանման մեծ տարողության, ուժեղ հակախոչընդոտային ունակության, շրջակա միջավայրի պայմանների նկատմամբ ցածր պահանջների և ուժեղ խափանումների նկատմամբ դիմադրողականության առավելություններ: Ֆոտոնային համակարգիչների ամենահիմնական ֆունկցիոնալ բաղադրիչներն են ինտեգրված օպտիկական անջատիչները և ինտեգրված օպտիկական տրամաբանական բաղադրիչները:

3. Այլ կիրառություններ, ինչպիսիք են օպտիկական տեղեկատվության մշակիչը, օպտիկամանրաթելային սենսորը, օպտիկամանրաթելային ցանցի սենսորը, օպտիկամանրաթելային գիրոսկոպը և այլն: