เลนส์แบบบูรณาการคืออะไร?

แนวคิดของเลนส์แบบบูรณาการถูกนำเสนอโดยดร. มิลเลอร์แห่ง Bell Laboratories ในปี 1969 เลนส์แบบบูรณาการเป็นวิชาใหม่ที่ศึกษาและพัฒนาอุปกรณ์ออพติคอลและระบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบไฮบริดโดยใช้วิธีการแบบบูรณาการบนพื้นฐานของ optoelectronics และ microelectronics พื้นฐานทางทฤษฎีของเลนส์แบบบูรณาการคือทัศนศาสตร์และออพโตอิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้องกับเลนส์คลื่นและทัศนศาสตร์ข้อมูล, เลนส์ไม่เชิงเส้น, เซมิคอนดักเตอร์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์, เลนส์คริสตัล, เลนส์ฟิล์มบาง, ออพติกคลื่นนำ, โหมดคู่และทฤษฎีการโต้ตอบแบบพารามิเตอร์ พื้นฐานทางเทคโนโลยีส่วนใหญ่เป็นเทคโนโลยีฟิล์มบางและเทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ ฟิลด์แอปพลิเคชันของเลนส์แบบบูรณาการมีความกว้างมากนอกเหนือจากการสื่อสารด้วยแสงไฟเบอร์เทคโนโลยีการตรวจจับไฟเบอร์ออพติคอลการประมวลผลข้อมูลออปติคัลคอมพิวเตอร์ออพติคอลและการจัดเก็บออพติคอลมีสาขาอื่น ๆ เช่นการวิจัยวิทยาศาสตร์วัสดุเครื่องมือออพติคอลการวิจัยทางสเปกตรัม

ขั้นแรกข้อดีแบบออปติคัลแบบบูรณาการ

1. เปรียบเทียบกับระบบอุปกรณ์ออพติคอลแบบแยกส่วน

อุปกรณ์ออปติคัลแบบแยกส่วนเป็นอุปกรณ์ออพติคอลประเภทหนึ่งที่ติดตั้งบนแพลตฟอร์มขนาดใหญ่หรือฐานแสงเพื่อสร้างระบบออปติคัล ขนาดของระบบอยู่ในลำดับที่ 1m2 และความหนาของลำแสงอยู่ที่ประมาณ 1 ซม. นอกเหนือจากขนาดใหญ่แล้วการประกอบและการปรับยังยากขึ้นเช่นกัน ระบบออพติคอลในตัวมีข้อดีดังต่อไปนี้:

1. คลื่นแสงแพร่กระจายในท่อนำคลื่นแสงและคลื่นแสงนั้นง่ายต่อการควบคุมและรักษาพลังงาน

2. การรวมเข้าด้วยกันนำการวางตำแหน่งที่มั่นคง ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้นทัศนศาสตร์แบบบูรณาการคาดว่าจะสร้างอุปกรณ์หลายอย่างบนพื้นผิวเดียวกันดังนั้นจึงไม่มีปัญหาการประกอบที่เลนส์ไม่ต่อเนื่องมีเพื่อให้การรวมกันสามารถเสถียรได้

(3) ขนาดอุปกรณ์และความยาวปฏิสัมพันธ์สั้นลง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้องยังทำงานที่แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่า

4. ความหนาแน่นพลังงานสูง แสงที่ส่งไปตามท่อนำคลื่นนั้นถูก จำกัด อยู่ที่พื้นที่ขนาดเล็กในท้องถิ่นทำให้เกิดความหนาแน่นของพลังงานแสงสูงซึ่งง่ายต่อการเข้าถึงเกณฑ์การทำงานของอุปกรณ์ที่จำเป็นและทำงานกับเอฟเฟกต์ออปติคัลแบบไม่เชิงเส้น

5. เลนส์แบบบูรณาการโดยทั่วไปจะถูกรวมเข้ากับสารตั้งต้นขนาดเซนติเมตรซึ่งมีขนาดเล็กและมีน้ำหนักเบา

2. เปรียบเทียบกับวงจรรวม

ข้อดีของการรวมออปติคัลสามารถแบ่งออกเป็นสองด้านหนึ่งคือการแทนที่ระบบอิเล็กทรอนิกส์แบบรวม (วงจรรวม) ด้วยระบบออพติคอลแบบรวม (วงจรออปติคัลแบบรวม); อีกอันเกี่ยวข้องกับท่อนำคลื่นแสงแบบออพติคอลและระนาบไดอิเล็กทริกซึ่งเป็นแนวทางในการใช้คลื่นแสงแทนสายไฟหรือสายเคเบิลโคแอกเซียลเพื่อส่งสัญญาณ

ในเส้นทางออปติคัลแบบบูรณาการองค์ประกอบทางแสงจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวเวเฟอร์และเชื่อมต่อด้วยท่อนำคลื่นแสงที่เกิดขึ้นภายในหรือบนพื้นผิวของพื้นผิว เส้นทางออปติคัลแบบบูรณาการซึ่งรวมองค์ประกอบทางแสงบนพื้นผิวเดียวกันในรูปแบบของฟิล์มบางเป็นวิธีสำคัญในการแก้ปัญหาการย่อขนาดของระบบออปติคัลดั้งเดิมและปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวม อุปกรณ์ในตัวมีข้อดีของขนาดเล็กประสิทธิภาพที่มั่นคงและเชื่อถือได้ประสิทธิภาพสูงการใช้พลังงานต่ำและการใช้งานง่าย

โดยทั่วไปข้อดีของการเปลี่ยนวงจรรวมด้วยวงจรแสงแบบบูรณาการ ได้แก่ แบนด์วิดท์ที่เพิ่มขึ้นการแบ่งความยาวคลื่นมัลติเพล็กซ์การสลับมัลติเพล็กซ์การสูญเสียการมีเพศสัมพันธ์ขนาดเล็กขนาดเล็กการใช้พลังงานต่ำ เนื่องจากการโต้ตอบต่าง ๆ ระหว่างแสงและสสารสามารถรับฟังก์ชั่นอุปกรณ์ใหม่ได้โดยการใช้เอฟเฟกต์ทางกายภาพต่าง ๆ เช่นเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกเอฟเฟกต์ไฟฟ้าออพติคอลเอฟเฟกต์ Acousto-Optical Effect Magneto-Optical Effect thermo-optical และอื่น ๆ

2. การวิจัยและการประยุกต์ใช้เลนส์แบบบูรณาการ

เลนส์แบบบูรณาการมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาต่าง ๆ เช่นอุตสาหกรรมการทหารและเศรษฐกิจ แต่ส่วนใหญ่จะใช้ในด้านต่อไปนี้:

1. การสื่อสารและเครือข่ายออพติคอล

อุปกรณ์แบบบูรณาการแบบออพติคอลเป็นฮาร์ดแวร์ที่สำคัญในการรับรู้ความเร็วสูงและเครือข่ายการสื่อสารทางแสงขนาดใหญ่รวมถึงแหล่งกำเนิดเลเซอร์แบบรวมการตอบสนองความเร็วสูงอาร์เรย์ตะแกรงคลื่นความหนาแน่นของคลื่นความยาวมัลติเพล็กเซอร์มัลติเพล็กเซอร์การตอบสนองแบบแคบ ๆ

2. คอมพิวเตอร์โทนิค

คอมพิวเตอร์โฟตอนที่เรียกว่าเป็นคอมพิวเตอร์ที่ใช้แสงเป็นสื่อการส่งข้อมูล โฟตอนเป็น bosons ซึ่งไม่มีประจุไฟฟ้าและคานแสงสามารถผ่านขนานหรือข้ามโดยไม่ส่งผลกระทบต่อกันและกันซึ่งมีความสามารถโดยธรรมชาติของการประมวลผลแบบขนานที่ยอดเยี่ยม คอมพิวเตอร์โทนิคยังมีข้อดีของความสามารถในการจัดเก็บข้อมูลขนาดใหญ่ความสามารถในการต่อต้านการแทรกแซงที่แข็งแกร่งความต้องการต่ำสำหรับสภาพแวดล้อมและการทนต่อความผิดพลาดที่แข็งแกร่ง ส่วนประกอบการทำงานพื้นฐานที่สุดของคอมพิวเตอร์โทนิคคือสวิตช์ออปติคัลแบบบูรณาการและส่วนประกอบเชิงตรรกะแบบออพติคอลแบบบูรณาการ

3. แอปพลิเคชันอื่น ๆ เช่นโปรเซสเซอร์ข้อมูลออปติคัลเซ็นเซอร์ไฟเบอร์ออปติกเซ็นเซอร์ไฟเบอร์ตะแกรง, ไจโรสโคปใยแก้วนำแสง ฯลฯ ฯลฯ