इंटिग्रेटेड ऑप्टिक्स म्हणजे काय?

बेल लॅबोरेटरीजच्या डॉ. मिलर यांनी 1969 मध्ये एकात्मिक ऑप्टिक्सची संकल्पना मांडली होती. इंटिग्रेटेड ऑप्टिक्स हा एक नवीन विषय आहे जो ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स आणि मायक्रोइलेक्ट्रॉनिकच्या आधारावर एकात्मिक पद्धती वापरून ऑप्टिकल उपकरणे आणि हायब्रिड ऑप्टिकल इलेक्ट्रॉनिक उपकरण प्रणालींचा अभ्यास आणि विकास करतो. एकात्मिक ऑप्टिक्सचा सैद्धांतिक आधार म्हणजे ऑप्टिक्स आणि ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स, ज्यामध्ये वेव्ह ऑप्टिक्स आणि माहिती ऑप्टिक्स, नॉनलाइनर ऑप्टिक्स, सेमीकंडक्टर ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स, क्रिस्टल ऑप्टिक्स, थिन फिल्म ऑप्टिक्स, गाइडेड वेव्ह ऑप्टिक्स, कपल्ड मोड आणि पॅरामेट्रिक इंटरॅक्शन थिअरी, थिन फिल्म ऑप्टिकल वेव्हगाइड डिव्हाइसेस आणि सिस्टम समाविष्ट आहेत. तांत्रिक आधार प्रामुख्याने पातळ फिल्म तंत्रज्ञान आणि मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक तंत्रज्ञान आहे. ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन, ऑप्टिकल फायबर सेन्सिंग टेक्नॉलॉजी, ऑप्टिकल इन्फॉर्मेशन प्रोसेसिंग, ऑप्टिकल कॉम्प्युटर आणि ऑप्टिकल स्टोरेज या व्यतिरिक्त, इंटिग्रेटेड ऑप्टिक्सचे ऍप्लिकेशन फील्ड खूप विस्तृत आहे, मटेरियल सायन्स रिसर्च, ऑप्टिकल इन्स्ट्रुमेंट्स, स्पेक्ट्रल रिसर्च यासारखी इतर फील्ड आहेत.

प्रथम, एकात्मिक ऑप्टिकल फायदे

1. डिस्क्रिट ऑप्टिकल डिव्हाइस सिस्टमशी तुलना

डिस्क्रिट ऑप्टिकल डिव्हाईस हे ऑप्टिकल सिस्टीम तयार करण्यासाठी मोठ्या व्यासपीठावर किंवा ऑप्टिकल बेसवर निश्चित केलेले ऑप्टिकल डिव्हाइस आहे. प्रणालीचा आकार 1m2 च्या क्रमाने आहे, आणि तुळईची जाडी सुमारे 1cm आहे. त्याच्या मोठ्या आकाराव्यतिरिक्त, असेंब्ली आणि समायोजन देखील अधिक कठीण आहे. एकात्मिक ऑप्टिकल सिस्टमचे खालील फायदे आहेत:

1. प्रकाश लहरी ऑप्टिकल वेव्हगाइड्समध्ये प्रसारित होतात आणि प्रकाश लाटा त्यांची ऊर्जा नियंत्रित आणि राखण्यासाठी सोपी असतात.

2. एकीकरण स्थिर स्थिती आणते. वर नमूद केल्याप्रमाणे, इंटिग्रेटेड ऑप्टिक्स एकाच सब्सट्रेटवर अनेक उपकरणे बनवण्याची अपेक्षा करते, त्यामुळे डिस्क्रिट ऑप्टिक्समध्ये असेंब्ली समस्या नसतात, जेणेकरून संयोजन स्थिर असू शकते, जेणेकरून ते कंपन आणि तापमान यांसारख्या पर्यावरणीय घटकांशी देखील अधिक जुळवून घेते. .

(३) उपकरणाचा आकार आणि परस्परसंवादाची लांबी लहान केली जाते; संबंधित इलेक्ट्रॉनिक्स देखील कमी व्होल्टेजवर कार्य करतात.

4. उच्च शक्ती घनता. वेव्हगाइडच्या बाजूने प्रसारित होणारा प्रकाश एका लहान स्थानिक जागेत मर्यादित आहे, परिणामी उच्च ऑप्टिकल पॉवर घनता आहे, जी आवश्यक डिव्हाइस ऑपरेटिंग थ्रेशोल्डपर्यंत पोहोचणे आणि नॉनलाइनर ऑप्टिकल प्रभावांसह कार्य करणे सोपे आहे.

5. एकात्मिक ऑप्टिक्स सामान्यतः सेंटीमीटर-स्केल सब्सट्रेटवर एकत्रित केले जातात, जे आकाराने लहान आणि वजनाने हलके असतात.

2. एकात्मिक सर्किट्ससह तुलना

ऑप्टिकल इंटिग्रेशनचे फायदे दोन पैलूंमध्ये विभागले जाऊ शकतात, एक म्हणजे एकात्मिक ऑप्टिकल सिस्टम (इंटिग्रेटेड ऑप्टिकल सर्किट) सह एकात्मिक इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम (इंटिग्रेटेड सर्किट) पुनर्स्थित करणे; दुसरे ऑप्टिकल फायबर आणि डायलेक्ट्रिक प्लेन ऑप्टिकल वेव्हगाइडशी संबंधित आहे जे सिग्नल प्रसारित करण्यासाठी वायर किंवा समाक्षीय केबलऐवजी प्रकाश लहरींचे मार्गदर्शन करतात.

एकात्मिक ऑप्टिकल मार्गामध्ये, ऑप्टिकल घटक वेफर सब्सट्रेटवर तयार होतात आणि सब्सट्रेटच्या आत किंवा पृष्ठभागावर तयार केलेल्या ऑप्टिकल वेव्हगाइड्सद्वारे जोडलेले असतात. एकात्मिक ऑप्टिकल पथ, जो पातळ फिल्मच्या स्वरूपात समान सब्सट्रेटवर ऑप्टिकल घटकांना एकत्रित करतो, मूळ ऑप्टिकल प्रणालीचे सूक्ष्मीकरण सोडवण्याचा आणि एकूण कार्यप्रदर्शन सुधारण्याचा एक महत्त्वाचा मार्ग आहे. एकात्मिक उपकरणामध्ये लहान आकार, स्थिर आणि विश्वासार्ह कार्यप्रदर्शन, उच्च कार्यक्षमता, कमी उर्जा वापर आणि सुलभ वापर असे फायदे आहेत.

सर्वसाधारणपणे, इंटिग्रेटेड ऑप्टिकल सर्किट्सच्या जागी इंटिग्रेटेड सर्किट्सच्या फायद्यांमध्ये वाढीव बँडविड्थ, वेव्हलेंथ डिव्हिजन मल्टिप्लेक्सिंग, मल्टीप्लेक्स स्विचिंग, लहान कपलिंग लॉस, लहान आकार, हलके वजन, कमी वीज वापर, चांगली बॅच तयार करण्याची अर्थव्यवस्था आणि उच्च विश्वासार्हता यांचा समावेश होतो. प्रकाश आणि पदार्थ यांच्यातील विविध आंतरक्रियांमुळे, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव, इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल प्रभाव, अकोस्टो-ऑप्टिकल प्रभाव, चुंबक-ऑप्टिकल प्रभाव, थर्मो-ऑप्टिकल प्रभाव इत्यादी विविध भौतिक प्रभावांचा वापर करून नवीन उपकरण कार्ये देखील साकारली जाऊ शकतात. एकात्मिक ऑप्टिकल मार्गाची रचना.

2. एकात्मिक ऑप्टिक्सचे संशोधन आणि अनुप्रयोग

एकात्मिक ऑप्टिक्सचा वापर उद्योग, लष्करी आणि अर्थव्यवस्था यासारख्या विविध क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर केला जातो, परंतु ते मुख्यतः खालील बाबींमध्ये वापरले जाते:

1. संप्रेषण आणि ऑप्टिकल नेटवर्क

हाय-स्पीड रिस्पॉन्स इंटिग्रेटेड लेसर सोर्स, वेव्हगाईड ग्रेटिंग ॲरे डेन्स वेव्हलेंथ डिव्हिजन मल्टिप्लेक्सर, नॅरोबँड रिस्पॉन्स इंटिग्रेटेड फोटोडेटेक्टर, राउटिंग वेव्हलेंथ कन्व्हर्टर, फास्ट रिस्पॉन्स ऑप्टिकल स्विचिंग, मॅट्रिक्ससह हाय स्पीड आणि मोठ्या क्षमतेच्या ऑप्टिकल कम्युनिकेशन नेटवर्क्सची जाणीव करण्यासाठी ऑप्टिकल इंटिग्रेटेड डिव्हाइस हे प्रमुख हार्डवेअर आहेत. कमी नुकसान एकाधिक प्रवेश वेव्हगाइड बीम स्प्लिटर आणि असेच.

2. फोटोनिक संगणक

तथाकथित फोटॉन संगणक हा एक संगणक आहे जो माहितीचे प्रसारण माध्यम म्हणून प्रकाशाचा वापर करतो. फोटॉन हे बोसॉन असतात, ज्यांना विद्युत चार्ज नसतो आणि प्रकाश किरण एकमेकांना प्रभावित न करता समांतर किंवा क्रॉस करू शकतात, ज्यामध्ये उत्कृष्ट समांतर प्रक्रियेची जन्मजात क्षमता असते. फोटोनिक कॉम्प्युटरमध्ये मोठ्या प्रमाणात माहिती साठवण्याची क्षमता, मजबूत हस्तक्षेप-विरोधी क्षमता, पर्यावरणीय परिस्थितीसाठी कमी आवश्यकता आणि मजबूत दोष सहिष्णुतेचे फायदे आहेत. फोटोनिक कॉम्प्युटरचे सर्वात मूलभूत कार्यात्मक घटक म्हणजे इंटिग्रेटेड ऑप्टिकल स्विचेस आणि इंटिग्रेटेड ऑप्टिकल लॉजिक घटक.

3. इतर अनुप्रयोग, जसे की ऑप्टिकल माहिती प्रोसेसर, फायबर ऑप्टिक सेन्सर, फायबर ग्रेटिंग सेन्सर, फायबर ऑप्टिक जायरोस्कोप इ.