एकीकृत अप्टिक्सको अवधारणा १९६९ मा बेल प्रयोगशालाका डा. मिलरले अगाडि सारेका थिए। एकीकृत अप्टिक्स एउटा नयाँ विषय हो जसले अप्टोइलेक्ट्रोनिक्स र माइक्रोइलेक्ट्रोनिक्सको आधारमा एकीकृत विधिहरू प्रयोग गरेर अप्टिकल उपकरणहरू र हाइब्रिड अप्टिकल इलेक्ट्रोनिक उपकरण प्रणालीहरूको अध्ययन र विकास गर्दछ। एकीकृत अप्टिक्सको सैद्धान्तिक आधार अप्टिक्स र अप्टोइलेक्ट्रोनिक्स हो, जसमा तरंग अप्टिक्स र सूचना अप्टिक्स, ननलाइनर अप्टिक्स, सेमीकन्डक्टर अप्टोइलेक्ट्रोनिक्स, क्रिस्टल अप्टिक्स, पातलो फिल्म अप्टिक्स, निर्देशित तरंग अप्टिक्स, युग्मित मोड र प्यारामेट्रिक अन्तरक्रिया सिद्धान्त, पातलो फिल्म अप्टिकल वेभगाइड उपकरणहरू र प्रणालीहरू समावेश छन्। प्राविधिक आधार मुख्यतया पातलो फिल्म प्रविधि र माइक्रोइलेक्ट्रोनिक्स प्रविधि हो। एकीकृत अप्टिक्सको अनुप्रयोग क्षेत्र धेरै फराकिलो छ, अप्टिकल फाइबर सञ्चार, अप्टिकल फाइबर सेन्सिङ प्रविधि, अप्टिकल सूचना प्रशोधन, अप्टिकल कम्प्युटर र अप्टिकल भण्डारणको अतिरिक्त, सामग्री विज्ञान अनुसन्धान, अप्टिकल उपकरणहरू, वर्णक्रमीय अनुसन्धान जस्ता अन्य क्षेत्रहरू छन्।
पहिलो, एकीकृत अप्टिकल फाइदाहरू
१. असतत अप्टिकल उपकरण प्रणालीहरूसँग तुलना
डिस्क्रिट अप्टिकल उपकरण भनेको एक प्रकारको अप्टिकल उपकरण हो जुन ठूलो प्लेटफर्म वा अप्टिकल आधारमा फिक्स गरिन्छ जसले अप्टिकल प्रणाली बनाउँछ। प्रणालीको आकार लगभग १ वर्गमिटर हुन्छ, र बीमको मोटाई लगभग १ सेमी हुन्छ। यसको ठूलो आकारको अतिरिक्त, एसेम्बली र समायोजन पनि अझ गाह्रो हुन्छ। एकीकृत अप्टिकल प्रणालीका निम्न फाइदाहरू छन्:
१. प्रकाश तरंगहरू अप्टिकल वेभगाइडहरूमा फैलिन्छन्, र प्रकाश तरंगहरूलाई नियन्त्रण गर्न र तिनीहरूको ऊर्जा कायम राख्न सजिलो हुन्छ।
२. एकीकरणले स्थिर स्थिति ल्याउँछ। माथि उल्लेख गरिएझैं, एकीकृत अप्टिक्सले एउटै सब्सट्रेटमा धेरै उपकरणहरू बनाउने अपेक्षा गर्दछ, त्यसैले असक्रिय अप्टिक्समा हुने कुनै पनि एसेम्बली समस्याहरू छैनन्, जसले गर्दा संयोजन स्थिर हुन सक्छ, जसले गर्दा यो कम्पन र तापक्रम जस्ता वातावरणीय कारकहरूमा पनि बढी अनुकूलनीय हुन्छ।
(३) उपकरणको आकार र अन्तरक्रियाको लम्बाइ छोटो पारिएको छ; सम्बन्धित इलेक्ट्रोनिक्सहरू पनि कम भोल्टेजमा काम गर्छन्।
४. उच्च शक्ति घनत्व। वेभगाइडसँगै प्रसारित प्रकाश सानो स्थानीय ठाउँमा सीमित हुन्छ, जसले गर्दा उच्च अप्टिकल शक्ति घनत्व हुन्छ, जुन आवश्यक उपकरण सञ्चालन थ्रेसहोल्डमा पुग्न र गैर-रेखीय अप्टिकल प्रभावहरूसँग काम गर्न सजिलो हुन्छ।
५. एकीकृत अप्टिक्स सामान्यतया सेन्टिमिटर-स्केल सब्सट्रेटमा एकीकृत हुन्छन्, जुन आकारमा सानो र तौलमा हल्का हुन्छ।
२. एकीकृत सर्किटहरूसँग तुलना
अप्टिकल एकीकरणका फाइदाहरूलाई दुई पक्षमा विभाजन गर्न सकिन्छ, एउटा भनेको एकीकृत इलेक्ट्रोनिक प्रणाली (एकीकृत सर्किट) लाई एकीकृत अप्टिकल प्रणाली (एकीकृत अप्टिकल सर्किट) ले प्रतिस्थापन गर्नु हो; अर्को अप्टिकल फाइबर र डाइइलेक्ट्रिक प्लेन अप्टिकल वेभगाइडसँग सम्बन्धित छ जसले सिग्नल प्रसारण गर्न तार वा समाक्षीय केबलको सट्टा प्रकाश तरंगलाई मार्गदर्शन गर्दछ।
एकीकृत अप्टिकल मार्गमा, अप्टिकल तत्वहरू वेफर सब्सट्रेटमा बनाइन्छ र सब्सट्रेट भित्र वा सतहमा बनाइएका अप्टिकल वेभगाइडहरूद्वारा जोडिन्छन्। एकीकृत अप्टिकल मार्ग, जसले पातलो फिल्मको रूपमा एउटै सब्सट्रेटमा अप्टिकल तत्वहरूलाई एकीकृत गर्दछ, मूल अप्टिकल प्रणालीको लघुकरण समाधान गर्ने र समग्र कार्यसम्पादन सुधार गर्ने महत्त्वपूर्ण तरिका हो। एकीकृत उपकरणमा सानो आकार, स्थिर र भरपर्दो प्रदर्शन, उच्च दक्षता, कम पावर खपत र सजिलो प्रयोगका फाइदाहरू छन्।
सामान्यतया, एकीकृत अप्टिकल सर्किटहरूलाई एकीकृत अप्टिकल सर्किटहरूले प्रतिस्थापन गर्ने फाइदाहरूमा बढेको ब्यान्डविथ, तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टिप्लेक्सिङ, मल्टिप्लेक्स स्विचिङ, सानो युग्मन हानि, सानो आकार, हल्का तौल, कम बिजुली खपत, राम्रो ब्याच तयारी अर्थव्यवस्था, र उच्च विश्वसनीयता समावेश छन्। प्रकाश र पदार्थ बीचको विभिन्न अन्तरक्रियाहरूको कारण, एकीकृत अप्टिकल मार्गको संरचनामा फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव, इलेक्ट्रो-अप्टिकल प्रभाव, ध्वनिक-अप्टिकल प्रभाव, चुम्बक-अप्टिकल प्रभाव, थर्मो-अप्टिकल प्रभाव र यस्तै अन्य भौतिक प्रभावहरू प्रयोग गरेर नयाँ उपकरण कार्यहरू पनि प्राप्त गर्न सकिन्छ।
२. एकीकृत अप्टिक्सको अनुसन्धान र प्रयोग
एकीकृत अप्टिक्स उद्योग, सैन्य र अर्थतन्त्र जस्ता विभिन्न क्षेत्रहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ, तर यो मुख्यतया निम्न पक्षहरूमा प्रयोग गरिन्छ:
१. सञ्चार र अप्टिकल नेटवर्कहरू
अप्टिकल एकीकृत उपकरणहरू उच्च गति र ठूलो क्षमताको अप्टिकल सञ्चार नेटवर्कहरू साकार पार्न प्रमुख हार्डवेयर हुन्, जसमा उच्च-गति प्रतिक्रिया एकीकृत लेजर स्रोत, वेभगाइड ग्रेटिंग एरे डेन्स वेभलम्बाइ डिभिजन मल्टिप्लेक्सर, न्यारोब्यान्ड प्रतिक्रिया एकीकृत फोटोडिटेक्टर, राउटिङ वेभलम्बाइ कन्भर्टर, फास्ट रेस्पोन्स अप्टिकल स्विचिङ म्याट्रिक्स, कम हानि मल्टिपल एक्सेस वेभगाइड बीम स्प्लिटर र यस्तै अन्य समावेश छन्।
२. फोटोनिक कम्प्युटर
तथाकथित फोटोन कम्प्युटर भनेको सूचना प्रसारण माध्यमको रूपमा प्रकाश प्रयोग गर्ने कम्प्युटर हो। फोटोनहरू बोसन हुन्, जसमा कुनै विद्युतीय चार्ज हुँदैन, र प्रकाश किरणहरू एकअर्कालाई असर नगरी समानान्तर वा क्रस गर्न सक्छन्, जसमा उत्कृष्ट समानान्तर प्रशोधनको जन्मजात क्षमता छ। फोटोनिक कम्प्युटरमा ठूलो सूचना भण्डारण क्षमता, बलियो एन्टी-हस्तक्षेप क्षमता, वातावरणीय अवस्थाहरूको लागि कम आवश्यकताहरू, र बलियो गल्ती सहनशीलताका फाइदाहरू पनि छन्। फोटोनिक कम्प्युटरहरूको सबैभन्दा आधारभूत कार्यात्मक घटकहरू एकीकृत अप्टिकल स्विचहरू र एकीकृत अप्टिकल तर्क घटकहरू हुन्।
३. अन्य अनुप्रयोगहरू, जस्तै अप्टिकल सूचना प्रोसेसर, फाइबर अप्टिक सेन्सर, फाइबर ग्रेटिंग सेन्सर, फाइबर अप्टिक जाइरोस्कोप, आदि।
पोस्ट समय: जुन-२८-२०२३