Hugtakið samþætt ljósfræði var sett fram af Dr. Miller frá Bell Laboratories árið 1969. Samþætt ljósfræði er nýtt viðfangsefni sem rannsakar og þróar ljósleiðara og blendinga ljósleiðarakerfi með því að nota samþættar aðferðir á grundvelli ljósleiðara og örrafeindatækni. Fræðilegur grunnur samþættrar ljósfræði er ljósfræði og ljósleiðaratækni, sem felur í sér bylgjuljósfræði og upplýsingaljósfræði, ólínulega ljósfræði, hálfleiðara ljósleiðaratækni, kristalljósfræði, þunnfilmuljósfræði, stýrða bylgjuljósfræði, kenningu um tengda stillingu og breytuvíxlverkun, þunnfilmu ljósleiðarabylgjuleiðara og kerfi. Tæknilegur grunnur er aðallega þunnfilmutækni og örrafeindatækni. Notkunarsvið samþættrar ljósfræði er mjög breitt, auk ljósleiðarasamskipta, ljósleiðaraskynjunartækni, ljósleiðaraupplýsingavinnslu, ljóstölvu og ljósgeymslu, eru önnur svið, svo sem efnisfræðirannsóknir, ljóstæki og litrófsrannsóknir.
Í fyrsta lagi, samþættir sjónrænir kostir
1. Samanburður við stakræn ljósleiðarakerfi
Stakur ljósleiðari er gerð ljósleiðara sem festur er á stóran grunn eða ljósleiðara til að mynda ljósleiðarakerfi. Stærð kerfisins er um 1 m² og þykkt geislans er um 1 cm. Auk þess að vera stór er samsetning og stilling einnig erfiðari. Samþætt ljósleiðarakerfi hefur eftirfarandi kosti:
1. Ljósbylgjur breiðast út í ljósbylgjuleiðurum og auðvelt er að stjórna ljósbylgjum og viðhalda orku þeirra.
2. Samþætting tryggir stöðuga staðsetningu. Eins og áður hefur komið fram er gert ráð fyrir að samþætt ljósfræði þurfi að smíða nokkur tæki á sama undirlagi, þannig að engin samsetningarvandamál eru eins og með stakræna ljósfræði, þannig að samsetningin getur verið stöðug og aðlagast betur umhverfisþáttum eins og titringi og hitastigi.
(3) Stærð tækisins og víxlverkunarlengd styttist; Tengdur rafeindabúnaður starfar einnig við lægri spennu.
4. Mikil aflþéttleiki. Ljósið sem berst meðfram bylgjuleiðaranum er takmarkað við lítið staðbundið rými, sem leiðir til mikillar ljósþéttleika, sem gerir það auðvelt að ná nauðsynlegum rekstrarþröskuldum tækisins og vinna með ólínulegum ljósfræðilegum áhrifum.
5. Samþætt ljósfræði er almennt samþætt á sentímetra undirlagi, sem er lítið að stærð og létt að þyngd.
2. Samanburður við samþættar rafrásir
Kostir ljósleiðarasamþættingar má skipta í tvo þætti, annars vegar að skipta út samþættu rafeindakerfi (samþættum hringrásum) fyrir samþætt ljóskerfi (samþætt ljósrás); hins vegar að ljósleiðarar og ljósbylgjuleiðarar með díelektrískum fleti leiða ljósbylgjurnar í stað þess að nota vír eða koax snúru til að senda merki.
Í samþættri ljósleið eru ljósþættirnir myndaðir á undirlagi úr skífu og tengdir saman með ljósbylgjuleiðurum sem eru myndaðir inni í eða á yfirborði undirlagsins. Samþætta ljósleiðin, sem samþættir ljósþætti á sama undirlagi í formi þunnfilmu, er mikilvæg leið til að leysa smávæðingu upprunalega ljóskerfisins og bæta heildarafköstin. Samþætta tækið hefur kosti eins og smæð, stöðugleika og áreiðanleika, mikla skilvirkni, litla orkunotkun og auðvelda notkun.
Almennt eru kostir þess að skipta út samþættum hringrásum fyrir samþætt ljósrás meðal annars aukin bandbreidd, bylgjulengdarskiptingarmargföldun, margföldunarrofi, lítið tengitap, lítil stærð, létt þyngd, lítil orkunotkun, góð hagkvæmni í lotuundirbúningi og mikil áreiðanleiki. Vegna hinna ýmsu víxlverkunar milli ljóss og efnis er einnig hægt að ná nýjum virkni tækja með því að nota ýmis eðlisfræðileg áhrif eins og ljósvirkni, rafsegulfræðileg áhrif, hljóð-sjónfræðileg áhrif, segul-sjónfræðileg áhrif, hitafræðileg áhrif og svo framvegis í samsetningu samþættu ljósleiðarinnar.
2. Rannsóknir og notkun samþættrar ljósfræði
Samþætt ljósfræði er mikið notuð á ýmsum sviðum eins og iðnaði, hernaði og efnahagslífi, en hún er aðallega notuð í eftirfarandi þáttum:
1. Samskipta- og ljósnet
Ljósleiðaramódeltæki eru lykilbúnaðurinn til að koma á fót hraðvirkum og afkastamiklum ljósleiðaranetum, þar á meðal samþættum leysigeislum með háhraða svörun, þéttbylgjulengdarmargfeldi með bylgjuleiðaragnisgrind, samþættum ljósnema með þröngbandssvörun, leiðarbylgjulengdarbreytum, hraðvirkum ljósleiðararofafylkjum, lágtap margfeldisaðgangsbylgjuleiðarageislaskiptir og svo framvegis.
2. Ljósfræðileg tölva
Svokölluð ljóseindatölva er tölva sem notar ljós sem miðil upplýsinga. Ljóseindir eru bósonar sem hafa enga rafhleðslu og ljósgeislar geta farið samsíða eða krossað án þess að hafa áhrif á hvor annan, sem hefur meðfædda getu til mikillar samsíða vinnslu. Ljósfræðilegar tölvur hafa einnig kosti eins og mikla geymslugetu upplýsinga, sterka truflunarvörn, litlar kröfur um umhverfisaðstæður og sterka bilanaþol. Helstu virkniþættir ljósfræðilegra tölva eru samþættir ljósleiðararofar og samþættir ljósfræðilegir rökfræðiþættir.
3. Önnur forrit, svo sem ljósleiðaraupplýsingavinnslutæki, ljósleiðaraskynjari, ljósleiðaragrindarskynjari, ljósleiðaragyroskop o.s.frv.
Birtingartími: 28. júní 2023