इंटीग्रेटेड ऑप्टिक्स क्या है?

इंटीग्रेटेड ऑप्टिक्स की अवधारणा को 1969 में बेल लेबोरेटरीज के डॉ. मिलर द्वारा सामने रखा गया था। इंटीग्रेटेड ऑप्टिक्स एक नया विषय है जो ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स और माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स के आधार पर एकीकृत तरीकों का उपयोग करके ऑप्टिकल उपकरणों और हाइब्रिड ऑप्टिकल इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस सिस्टम का अध्ययन और विकास करता है। एकीकृत प्रकाशिकी का सैद्धांतिक आधार प्रकाशिकी और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स है, जिसमें तरंग प्रकाशिकी और सूचना प्रकाशिकी, नॉनलाइनियर प्रकाशिकी, अर्धचालक ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स, क्रिस्टल ऑप्टिक्स, पतली फिल्म प्रकाशिकी, निर्देशित तरंग प्रकाशिकी, युग्मित मोड और पैरामीट्रिक इंटरैक्शन सिद्धांत, पतली फिल्म ऑप्टिकल वेवगाइड डिवाइस और सिस्टम शामिल हैं। तकनीकी आधार मुख्य रूप से पतली फिल्म प्रौद्योगिकी और माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स प्रौद्योगिकी है। एकीकृत प्रकाशिकी का अनुप्रयोग क्षेत्र बहुत व्यापक है, ऑप्टिकल फाइबर संचार, ऑप्टिकल फाइबर सेंसिंग तकनीक, ऑप्टिकल सूचना प्रसंस्करण, ऑप्टिकल कंप्यूटर और ऑप्टिकल स्टोरेज के अलावा, सामग्री विज्ञान अनुसंधान, ऑप्टिकल उपकरण, वर्णक्रमीय अनुसंधान जैसे अन्य क्षेत्र भी हैं।

सबसे पहले, एकीकृत ऑप्टिकल फायदे

1. असतत ऑप्टिकल डिवाइस सिस्टम के साथ तुलना

असतत ऑप्टिकल डिवाइस एक प्रकार का ऑप्टिकल डिवाइस है जो ऑप्टिकल सिस्टम बनाने के लिए एक बड़े प्लेटफॉर्म या ऑप्टिकल बेस पर तय किया जाता है। सिस्टम का आकार लगभग 1m2 है, और बीम की मोटाई लगभग 1cm है। इसके बड़े आकार के अलावा, संयोजन और समायोजन भी अधिक कठिन है। एकीकृत ऑप्टिकल प्रणाली के निम्नलिखित फायदे हैं:

1. प्रकाश तरंगें ऑप्टिकल वेवगाइड में फैलती हैं, और प्रकाश तरंगों को उनकी ऊर्जा को नियंत्रित करना और बनाए रखना आसान होता है।

2. एकीकरण स्थिर स्थिति लाता है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, एकीकृत प्रकाशिकी एक ही सब्सट्रेट पर कई डिवाइस बनाने की उम्मीद करती है, इसलिए असतत प्रकाशिकी में कोई असेंबली समस्या नहीं होती है, ताकि संयोजन स्थिर हो सके, ताकि यह कंपन और तापमान जैसे पर्यावरणीय कारकों के लिए भी अधिक अनुकूल हो। .

(3) डिवाइस का आकार और इंटरेक्शन की लंबाई कम कर दी गई है; संबंधित इलेक्ट्रॉनिक्स भी कम वोल्टेज पर काम करते हैं।

4. उच्च शक्ति घनत्व। वेवगाइड के साथ प्रसारित प्रकाश एक छोटे से स्थानीय स्थान तक ही सीमित होता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च ऑप्टिकल पावर घनत्व होता है, जो आवश्यक डिवाइस ऑपरेटिंग थ्रेशोल्ड तक पहुंचना और नॉनलाइनियर ऑप्टिकल प्रभावों के साथ काम करना आसान होता है।

5. एकीकृत प्रकाशिकी आम तौर पर एक सेंटीमीटर-स्केल सब्सट्रेट पर एकीकृत होती है, जो आकार में छोटी और वजन में हल्की होती है।

2. एकीकृत परिपथों के साथ तुलना

ऑप्टिकल एकीकरण के फायदों को दो पहलुओं में विभाजित किया जा सकता है, एक है एकीकृत इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम (एकीकृत सर्किट) को एकीकृत ऑप्टिकल सिस्टम (एकीकृत ऑप्टिकल सर्किट) से बदलना; दूसरा ऑप्टिकल फाइबर और डाइइलेक्ट्रिक प्लेन ऑप्टिकल वेवगाइड से संबंधित है जो सिग्नल संचारित करने के लिए तार या समाक्षीय केबल के बजाय प्रकाश तरंग का मार्गदर्शन करता है।

एक एकीकृत ऑप्टिकल पथ में, ऑप्टिकल तत्व एक वेफर सब्सट्रेट पर बनते हैं और सब्सट्रेट के अंदर या सतह पर बने ऑप्टिकल वेवगाइड से जुड़े होते हैं। एकीकृत ऑप्टिकल पथ, जो पतली फिल्म के रूप में एक ही सब्सट्रेट पर ऑप्टिकल तत्वों को एकीकृत करता है, मूल ऑप्टिकल सिस्टम के लघुकरण को हल करने और समग्र प्रदर्शन में सुधार करने का एक महत्वपूर्ण तरीका है। एकीकृत डिवाइस में छोटे आकार, स्थिर और विश्वसनीय प्रदर्शन, उच्च दक्षता, कम बिजली की खपत और आसान उपयोग के फायदे हैं।

सामान्य तौर पर, एकीकृत ऑप्टिकल सर्किट के साथ एकीकृत सर्किट को बदलने के फायदों में बढ़ी हुई बैंडविड्थ, तरंग दैर्ध्य डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग, मल्टीप्लेक्स स्विचिंग, छोटे युग्मन हानि, छोटे आकार, हल्के वजन, कम बिजली की खपत, अच्छी बैच तैयारी अर्थव्यवस्था और उच्च विश्वसनीयता शामिल हैं। प्रकाश और पदार्थ के बीच विभिन्न अंतःक्रियाओं के कारण, नए उपकरण कार्यों को विभिन्न भौतिक प्रभावों जैसे कि फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव, इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल प्रभाव, ध्वनिक-ऑप्टिकल प्रभाव, मैग्नेटो-ऑप्टिकल प्रभाव, थर्मो-ऑप्टिकल प्रभाव आदि का उपयोग करके भी महसूस किया जा सकता है। एकीकृत ऑप्टिकल पथ की संरचना।

2. एकीकृत प्रकाशिकी का अनुसंधान और अनुप्रयोग

एकीकृत प्रकाशिकी का व्यापक रूप से उद्योग, सैन्य और अर्थव्यवस्था जैसे विभिन्न क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है, लेकिन इसका उपयोग मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलुओं में किया जाता है:

1. संचार और ऑप्टिकल नेटवर्क

ऑप्टिकल इंटीग्रेटेड डिवाइस उच्च गति और बड़ी क्षमता वाले ऑप्टिकल संचार नेटवर्क को साकार करने के लिए प्रमुख हार्डवेयर हैं, जिनमें हाई-स्पीड रिस्पॉन्स इंटीग्रेटेड लेजर सोर्स, वेवगाइड ग्रेटिंग ऐरे डेंस वेवलेंथ डिवीजन मल्टीप्लेक्सर, नैरोबैंड रिस्पॉन्स इंटीग्रेटेड फोटोडिटेक्टर, रूटिंग वेवलेंथ कनवर्टर, फास्ट रिस्पॉन्स ऑप्टिकल स्विचिंग मैट्रिक्स शामिल हैं। कम नुकसान वाली मल्टीपल एक्सेस वेवगाइड बीम स्प्लिटर इत्यादि।

2. फोटोनिक कंप्यूटर

तथाकथित फोटॉन कंप्यूटर एक ऐसा कंप्यूटर है जो सूचना के प्रसारण माध्यम के रूप में प्रकाश का उपयोग करता है। फोटॉन बोसॉन होते हैं, जिनमें कोई विद्युत आवेश नहीं होता है, और प्रकाश किरणें एक-दूसरे को प्रभावित किए बिना समानांतर या क्रॉस से गुजर सकती हैं, जिसमें महान समानांतर प्रसंस्करण की जन्मजात क्षमता होती है। फोटोनिक कंप्यूटर में बड़ी सूचना भंडारण क्षमता, मजबूत हस्तक्षेप-विरोधी क्षमता, पर्यावरणीय परिस्थितियों के लिए कम आवश्यकताएं और मजबूत दोष सहनशीलता के फायदे भी हैं। फोटोनिक कंप्यूटर के सबसे बुनियादी कार्यात्मक घटक एकीकृत ऑप्टिकल स्विच और एकीकृत ऑप्टिकल लॉजिक घटक हैं।

3. अन्य अनुप्रयोग, जैसे ऑप्टिकल सूचना प्रोसेसर, फाइबर ऑप्टिक सेंसर, फाइबर ग्रेटिंग सेंसर, फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप, आदि।