എന്താണ് ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് ഒപ്റ്റിക്സ്?

ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് ഒപ്റ്റിക്സ് എന്ന ആശയം 1969-ൽ ബെൽ ലബോറട്ടറീസിലെ ഡോ. മില്ലർ മുന്നോട്ടുവച്ചു. ഒപ്റ്റിക്കൽ ഉപകരണങ്ങളും ഹൈബ്രിഡ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണ സംവിധാനങ്ങളും ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ്, മൈക്രോ ഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ് എന്നിവയുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ സംയോജിത രീതികൾ ഉപയോഗിച്ച് പഠിക്കുകയും വികസിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന ഒരു പുതിയ വിഷയമാണ് ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് ഒപ്‌റ്റിക്‌സ്.സംയോജിത ഒപ്‌റ്റിക്‌സിൻ്റെ സൈദ്ധാന്തിക അടിസ്ഥാനം ഒപ്‌റ്റിക്‌സും ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇലക്‌ട്രോണിക്‌സും ഉൾപ്പെടുന്നു, അതിൽ വേവ് ഒപ്‌റ്റിക്‌സും ഇൻഫർമേഷൻ ഒപ്‌റ്റിക്‌സും ഉൾപ്പെടുന്നു, നോൺലീനിയർ ഒപ്‌റ്റിക്‌സ്, അർദ്ധചാലക ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ്, ക്രിസ്റ്റൽ ഒപ്‌റ്റിക്‌സ്, തിൻ ഫിലിം ഒപ്‌റ്റിക്‌സ്, ഗൈഡഡ് വേവ് ഒപ്‌റ്റിക്‌സ്, കപ്പിൾഡ് മോഡും പാരാമെട്രിക് ഇൻ്ററാക്ഷൻ തിയറിയും, നേർത്ത ഫിലിം സിസ്റ്റം ഒപ്റ്റിക്കൽ വേവ്‌ഗൈഡ് ഉപകരണങ്ങളും.സാങ്കേതിക അടിസ്ഥാനം പ്രധാനമായും നേർത്ത ഫിലിം സാങ്കേതികവിദ്യയും മൈക്രോ ഇലക്ട്രോണിക്സ് സാങ്കേതികവിദ്യയുമാണ്.ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ, ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ സെൻസിംഗ് ടെക്നോളജി, ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇൻഫർമേഷൻ പ്രോസസ്സിംഗ്, ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്പ്യൂട്ടർ, ഒപ്റ്റിക്കൽ സ്റ്റോറേജ് എന്നിവയ്ക്ക് പുറമേ, മെറ്റീരിയൽ സയൻസ് റിസർച്ച്, ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇൻസ്ട്രുമെൻ്റ്സ്, സ്പെക്ട്രൽ റിസർച്ച് എന്നിങ്ങനെയുള്ള മറ്റ് മേഖലകളുമുണ്ട്.

ആദ്യം, സംയോജിത ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ

1. വ്യതിരിക്ത ഒപ്റ്റിക്കൽ ഉപകരണ സംവിധാനങ്ങളുമായുള്ള താരതമ്യം

ഒരു ഒപ്റ്റിക്കൽ സിസ്റ്റം രൂപീകരിക്കുന്നതിനായി ഒരു വലിയ പ്ലാറ്റ്‌ഫോമിലോ ഒപ്റ്റിക്കൽ അടിത്തറയിലോ ഉറപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഒരു തരം ഒപ്റ്റിക്കൽ ഉപകരണമാണ് ഡിസ്‌ക്രീറ്റ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഉപകരണം.സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ വലുപ്പം 1m2 എന്ന ക്രമത്തിലാണ്, ബീമിൻ്റെ കനം ഏകദേശം 1cm ആണ്.അതിൻ്റെ വലിയ വലിപ്പത്തിന് പുറമേ, അസംബ്ലിയും ക്രമീകരണവും കൂടുതൽ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്.സംയോജിത ഒപ്റ്റിക്കൽ സിസ്റ്റത്തിന് ഇനിപ്പറയുന്ന ഗുണങ്ങളുണ്ട്:

1. പ്രകാശ തരംഗങ്ങൾ ഒപ്റ്റിക്കൽ വേവ് ഗൈഡുകളിൽ പ്രചരിപ്പിക്കുന്നു, പ്രകാശ തരംഗങ്ങൾ അവയുടെ ഊർജ്ജം നിയന്ത്രിക്കാനും നിലനിർത്താനും എളുപ്പമാണ്.

2. സംയോജനം സ്ഥിരതയുള്ള പൊസിഷനിംഗ് കൊണ്ടുവരുന്നു.മുകളിൽ സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ, സംയോജിത ഒപ്‌റ്റിക്‌സ് ഒരേ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൽ നിരവധി ഉപകരണങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാൻ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു, അതിനാൽ ഡിസ്‌ക്രീറ്റ് ഒപ്‌റ്റിക്‌സിന് അസംബ്ലി പ്രശ്‌നങ്ങളൊന്നുമില്ല, അതിനാൽ സംയോജനം സുസ്ഥിരമായിരിക്കും, അതിനാൽ ഇത് വൈബ്രേഷൻ, താപനില തുടങ്ങിയ പാരിസ്ഥിതിക ഘടകങ്ങളുമായി കൂടുതൽ പൊരുത്തപ്പെടുന്നു. .

(3) ഉപകരണത്തിൻ്റെ വലുപ്പവും ഇടപെടലിൻ്റെ ദൈർഘ്യവും ചുരുക്കിയിരിക്കുന്നു;അനുബന്ധ ഇലക്ട്രോണിക്സ് കുറഞ്ഞ വോൾട്ടേജിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു.

4. ഉയർന്ന ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത.വേവ്ഗൈഡിലൂടെ കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്ന പ്രകാശം ഒരു ചെറിയ പ്രാദേശിക സ്ഥലത്തേക്ക് പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു, ഇത് ഉയർന്ന ഒപ്റ്റിക്കൽ പവർ ഡെൻസിറ്റിക്ക് കാരണമാകുന്നു, ഇത് ആവശ്യമായ ഉപകരണ ഓപ്പറേറ്റിംഗ് ത്രെഷോൾഡുകളിൽ എത്തിച്ചേരാനും രേഖീയമല്ലാത്ത ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇഫക്റ്റുകളിൽ പ്രവർത്തിക്കാനും എളുപ്പമാണ്.

5. സംയോജിത ഒപ്റ്റിക്‌സ് സാധാരണയായി ഒരു സെൻ്റീമീറ്റർ സ്കെയിൽ അടിവസ്ത്രത്തിൽ സംയോജിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു, അത് വലുപ്പത്തിൽ ചെറുതും ഭാരം കുറഞ്ഞതുമാണ്.

2. ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ടുകളുമായുള്ള താരതമ്യം

ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇൻ്റഗ്രേഷൻ്റെ ഗുണങ്ങളെ രണ്ടായി തിരിക്കാം, ഒന്ന് ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് ഇലക്‌ട്രോണിക് സിസ്റ്റം (ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ട്) പകരം ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് ഒപ്റ്റിക്കൽ സിസ്റ്റം (ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് ഒപ്റ്റിക്കൽ സർക്യൂട്ട്);മറ്റൊന്ന് സിഗ്നൽ സംപ്രേഷണം ചെയ്യുന്നതിന് വയർ അല്ലെങ്കിൽ കോക്‌സിയൽ കേബിളിന് പകരം പ്രകാശ തരംഗത്തെ നയിക്കുന്ന ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ, ഡൈഇലക്‌ട്രിക് പ്ലെയിൻ ഒപ്റ്റിക്കൽ വേവ്‌ഗൈഡ് എന്നിവയുമായി ബന്ധപ്പെട്ടതാണ്.

ഒരു സംയോജിത ഒപ്റ്റിക്കൽ പാതയിൽ, ഒപ്റ്റിക്കൽ മൂലകങ്ങൾ ഒരു വേഫർ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൽ രൂപപ്പെടുകയും അടിവസ്ത്രത്തിൻ്റെ ഉള്ളിലോ ഉപരിതലത്തിലോ രൂപംകൊണ്ട ഒപ്റ്റിക്കൽ വേവ് ഗൈഡുകളാൽ ബന്ധിപ്പിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു.ഒപ്റ്റിക്കൽ മൂലകങ്ങളെ നേർത്ത ഫിലിമിൻ്റെ രൂപത്തിൽ ഒരേ അടിവസ്ത്രത്തിൽ സമന്വയിപ്പിക്കുന്ന സംയോജിത ഒപ്റ്റിക്കൽ പാത്ത്, യഥാർത്ഥ ഒപ്റ്റിക്കൽ സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ മിനിയേച്ചറൈസേഷൻ പരിഹരിക്കുന്നതിനും മൊത്തത്തിലുള്ള പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുമുള്ള ഒരു പ്രധാന മാർഗമാണ്.സംയോജിത ഉപകരണത്തിന് ചെറിയ വലിപ്പം, സുസ്ഥിരവും വിശ്വസനീയവുമായ പ്രകടനം, ഉയർന്ന ദക്ഷത, കുറഞ്ഞ വൈദ്യുതി ഉപഭോഗം, എളുപ്പത്തിലുള്ള ഉപയോഗം എന്നിവയുടെ ഗുണങ്ങളുണ്ട്.

പൊതുവേ, ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ടുകൾ മാറ്റി ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് ഒപ്റ്റിക്കൽ സർക്യൂട്ടുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതിൻ്റെ ഗുണങ്ങൾ വർദ്ധിച്ച ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത്, തരംഗദൈർഘ്യം ഡിവിഷൻ മൾട്ടിപ്ലക്‌സിംഗ്, മൾട്ടിപ്ലക്‌സ് സ്വിച്ചിംഗ്, ചെറിയ കപ്ലിംഗ് നഷ്ടം, ചെറിയ വലിപ്പം, ഭാരം, കുറഞ്ഞ വൈദ്യുതി ഉപഭോഗം, നല്ല ബാച്ച് തയ്യാറാക്കൽ സമ്പദ്‌വ്യവസ്ഥ, ഉയർന്ന വിശ്വാസ്യത എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു.പ്രകാശവും ദ്രവ്യവും തമ്മിലുള്ള വിവിധ ഇടപെടലുകൾ കാരണം, ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ്, ഇലക്ട്രോ-ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇഫക്റ്റ്, അക്കോസ്റ്റോ-ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇഫക്റ്റ്, മാഗ്നെറ്റോ-ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇഫക്റ്റ്, തെർമോ-ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇഫക്റ്റ് തുടങ്ങിയ വിവിധ ഭൌതിക ഇഫക്റ്റുകൾ ഉപയോഗിച്ചും പുതിയ ഉപകരണ പ്രവർത്തനങ്ങൾ സാക്ഷാത്കരിക്കാനാകും. സംയോജിത ഒപ്റ്റിക്കൽ പാതയുടെ ഘടന.

2. സംയോജിത ഒപ്റ്റിക്സിൻ്റെ ഗവേഷണവും പ്രയോഗവും

വ്യവസായം, സൈനികം, സമ്പദ്‌വ്യവസ്ഥ തുടങ്ങിയ വിവിധ മേഖലകളിൽ ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് ഒപ്‌റ്റിക്‌സ് വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു, പക്ഷേ ഇത് പ്രധാനമായും ഇനിപ്പറയുന്ന വശങ്ങളിലാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്:

1. ആശയവിനിമയവും ഒപ്റ്റിക്കൽ നെറ്റ്‌വർക്കുകളും

ഹൈ-സ്പീഡ് റെസ്‌പോൺസ് ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് ലേസർ സോഴ്‌സ്, വേവ്‌ഗൈഡ് ഗ്രേറ്റിംഗ് അറേ ഡെൻസ് വേവ്‌ലെംഗ്ത്ത് ഡിവിഷൻ മൾട്ടിപ്ലക്‌സർ, നാരോബാൻഡ് റെസ്‌പോൺസ് ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് ഫോട്ടോഡെറ്റക്ടർ, റൂട്ടിംഗ് വേവ്‌ലെങ്ത് കൺവെർട്ടർ, ഫാസ്റ്റ് റെസ്‌പോൺസ് ഒപ്റ്റിക്കൽ സ്വിച്ചിംഗ് മെട്രിക്‌സ് എന്നിവയുൾപ്പെടെ ഉയർന്ന വേഗതയും വലിയ ശേഷിയുള്ളതുമായ ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ നെറ്റ്‌വർക്കുകൾ സാക്ഷാത്കരിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രധാന ഹാർഡ്‌വെയറാണ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് ഉപകരണങ്ങൾ. കുറഞ്ഞ നഷ്ടം മൾട്ടിപ്പിൾ ആക്സസ് വേവ്ഗൈഡ് ബീം സ്പ്ലിറ്റർ തുടങ്ങിയവ.

2. ഫോട്ടോണിക്ക് കമ്പ്യൂട്ടർ

ഫോട്ടോൺ കമ്പ്യൂട്ടർ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന കമ്പ്യൂട്ടർ വിവരങ്ങളുടെ പ്രക്ഷേപണ മാധ്യമമായി പ്രകാശം ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു കമ്പ്യൂട്ടറാണ്.ഫോട്ടോണുകൾ ബോസോണുകളാണ്, അവയ്ക്ക് വൈദ്യുത ചാർജ് ഇല്ല, കൂടാതെ പ്രകാശരശ്മികൾക്ക് പരസ്പരം ബാധിക്കാതെ സമാന്തരമായി കടന്നുപോകാനോ മുറിച്ചുകടക്കാനോ കഴിയും, ഇതിന് മികച്ച സമാന്തര പ്രോസസ്സിംഗിൻ്റെ സഹജമായ കഴിവുണ്ട്.ഫോട്ടോണിക്ക് കമ്പ്യൂട്ടറിന് വലിയ വിവര സംഭരണ ​​ശേഷി, ശക്തമായ ആൻറി-ഇടപെടൽ കഴിവ്, പാരിസ്ഥിതിക സാഹചര്യങ്ങൾക്ക് കുറഞ്ഞ ആവശ്യകതകൾ, ശക്തമായ തെറ്റ് സഹിഷ്ണുത എന്നിവയുടെ ഗുണങ്ങളുണ്ട്.ഫോട്ടോണിക്ക് കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ ഏറ്റവും അടിസ്ഥാനപരമായ പ്രവർത്തന ഘടകങ്ങൾ സംയോജിത ഒപ്റ്റിക്കൽ സ്വിച്ചുകളും സംയോജിത ഒപ്റ്റിക്കൽ ലോജിക് ഘടകങ്ങളുമാണ്.

3. ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇൻഫർമേഷൻ പ്രോസസർ, ഫൈബർ ഒപ്റ്റിക് സെൻസർ, ഫൈബർ ഗ്രേറ്റിംഗ് സെൻസർ, ഫൈബർ ഒപ്റ്റിക് ഗൈറോസ്കോപ്പ് തുടങ്ങിയ മറ്റ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ.