Qu'est-ce que l'optique intégrée ?

Le concept d'optique intégrée a été proposé par le Dr Miller des Laboratoires Bell en 1969. L'optique intégrée est un nouveau sujet qui étudie et développe des dispositifs optiques et des systèmes de dispositifs électroniques optiques hybrides en utilisant des méthodes intégrées basées sur l'optoélectronique et la microélectronique. La base théorique de l'optique intégrée est l'optique et l'optoélectronique, impliquant l'optique ondulatoire et l'optique de l'information, l'optique non linéaire, l'optoélectronique à semi-conducteurs, l'optique cristalline, l'optique à couches minces, l'optique à ondes guidées, la théorie des modes couplés et des interactions paramétriques, les dispositifs et systèmes de guides d'ondes optiques à couches minces. La base technologique est principalement la technologie des couches minces et la technologie microélectronique. Le champ d'application de l'optique intégrée est très large, outre la communication par fibre optique, la technologie de détection par fibre optique, le traitement de l'information optique, l'ordinateur optique et le stockage optique, il existe d'autres domaines, tels que la recherche en science des matériaux, les instruments optiques, la recherche spectrale.

Premièrement, des avantages optiques intégrés

1. Comparaison avec les systèmes de dispositifs optiques discrets

Le dispositif optique discret est un type de dispositif optique fixé sur une grande plate-forme ou une base optique pour former un système optique. La taille du système est de l'ordre de 1 m2 et l'épaisseur de la poutre est d'environ 1 cm. Outre sa grande taille, le montage et le réglage sont également plus difficiles. Le système optique intégré présente les avantages suivants :

1. Les ondes lumineuses se propagent dans des guides d'ondes optiques et les ondes lumineuses sont faciles à contrôler et à maintenir leur énergie.

2. L'intégration apporte un positionnement stable. Comme mentionné ci-dessus, l'optique intégrée prévoit de fabriquer plusieurs dispositifs sur le même substrat, il n'y a donc pas de problèmes d'assemblage que rencontrent les optiques discrètes, de sorte que la combinaison puisse être stable, de sorte qu'elle soit également plus adaptable aux facteurs environnementaux tels que les vibrations et la température. .

(3) La taille de l'appareil et la durée d'interaction sont raccourcies ; L'électronique associée fonctionne également à des tensions plus faibles.

4. Densité de puissance élevée. La lumière transmise le long du guide d'ondes est confinée à un petit espace local, ce qui entraîne une densité de puissance optique élevée, qui permet d'atteindre facilement les seuils de fonctionnement nécessaires du dispositif et de travailler avec des effets optiques non linéaires.

5. Les optiques intégrées sont généralement intégrées sur un substrat à l'échelle centimétrique, de petite taille et léger.

2. Comparaison avec les circuits intégrés

Les avantages de l'intégration optique peuvent être divisés en deux aspects : l'un consiste à remplacer le système électronique intégré (circuit intégré) par le système optique intégré (circuit optique intégré) ; L'autre est lié à la fibre optique et au guide d'onde optique plan diélectrique qui guident l'onde lumineuse au lieu d'un fil ou d'un câble coaxial pour transmettre le signal.

Dans un chemin optique intégré, les éléments optiques sont formés sur un substrat de tranche et connectés par des guides d'ondes optiques formés à l'intérieur ou sur la surface du substrat. Le chemin optique intégré, qui intègre des éléments optiques sur le même substrat sous forme de film mince, constitue un moyen important de résoudre la miniaturisation du système optique d'origine et d'améliorer les performances globales. Le dispositif intégré présente les avantages d'une petite taille, de performances stables et fiables, d'un rendement élevé, d'une faible consommation d'énergie et d'une utilisation facile.

En général, les avantages du remplacement des circuits intégrés par des circuits optiques intégrés comprennent une bande passante accrue, un multiplexage par répartition en longueur d'onde, une commutation multiplex, une faible perte de couplage, une petite taille, un poids léger, une faible consommation d'énergie, une bonne économie de préparation de lots et une fiabilité élevée. En raison des diverses interactions entre la lumière et la matière, de nouvelles fonctions de l'appareil peuvent également être réalisées en utilisant divers effets physiques tels que l'effet photoélectrique, l'effet électro-optique, l'effet acousto-optique, l'effet magnéto-optique, l'effet thermo-optique, etc. la composition du chemin optique intégré.

2. Recherche et application de l'optique intégrée

L'optique intégrée est largement utilisée dans divers domaines tels que l'industrie, le militaire et l'économie, mais elle est principalement utilisée dans les aspects suivants :

1. Réseaux de communication et optiques

Les dispositifs optiques intégrés sont le matériel clé pour réaliser des réseaux de communication optiques à grande vitesse et de grande capacité, y compris une source laser intégrée à réponse à grande vitesse, un multiplexeur à répartition en longueur d'onde dense à réseau de guides d'ondes, un photodétecteur intégré à réponse à bande étroite, un convertisseur de longueur d'onde de routage, une matrice de commutation optique à réponse rapide, séparateur de faisceau de guide d'ondes à accès multiple à faible perte, etc.

2. Ordinateur photonique

L'ordinateur dit à photons est un ordinateur qui utilise la lumière comme moyen de transmission d'informations. Les photons sont des bosons, qui n'ont pas de charge électrique, et les faisceaux lumineux peuvent passer parallèlement ou se croiser sans s'affecter, ce qui possède la capacité innée d'un grand traitement parallèle. L'ordinateur photonique présente également les avantages d'une grande capacité de stockage d'informations, d'une forte capacité anti-interférence, de faibles exigences en matière de conditions environnementales et d'une forte tolérance aux pannes. Les composants fonctionnels les plus fondamentaux des ordinateurs photoniques sont les commutateurs optiques intégrés et les composants logiques optiques intégrés.

3. Autres applications, telles que processeur d'informations optiques, capteur à fibre optique, capteur à réseau de fibre, gyroscope à fibre optique, etc.