ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టిక్స్ అంటే ఏమిటి?

ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టిక్స్ అనే భావనను 1969లో బెల్ లాబొరేటరీస్‌కు చెందిన డాక్టర్ మిల్లర్ ప్రతిపాదించారు. ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టిక్స్ అనేది ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు మైక్రోఎలక్ట్రానిక్స్ ఆధారంగా ఇంటిగ్రేటెడ్ పద్ధతులను ఉపయోగించి ఆప్టికల్ పరికరాలు మరియు హైబ్రిడ్ ఆప్టికల్ ఎలక్ట్రానిక్ పరికర వ్యవస్థలను అధ్యయనం చేసి అభివృద్ధి చేసే కొత్త విషయం. ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టిక్స్ యొక్క సైద్ధాంతిక ఆధారం ఆప్టిక్స్ మరియు ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్స్, ఇందులో వేవ్ ఆప్టిక్స్ మరియు ఇన్ఫర్మేషన్ ఆప్టిక్స్, నాన్ లీనియర్ ఆప్టిక్స్, సెమీకండక్టర్ ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్స్, క్రిస్టల్ ఆప్టిక్స్, థిన్ ఫిల్మ్ ఆప్టిక్స్, గైడెడ్ వేవ్ ఆప్టిక్స్, కపుల్డ్ మోడ్ మరియు పారామెట్రిక్ ఇంటరాక్షన్ సిద్ధాంతం, థిన్ ఫిల్మ్ ఆప్టికల్ వేవ్‌గైడ్ పరికరాలు మరియు వ్యవస్థలు ఉన్నాయి. సాంకేతిక ఆధారం ప్రధానంగా థిన్ ఫిల్మ్ టెక్నాలజీ మరియు మైక్రోఎలక్ట్రానిక్స్ టెక్నాలజీ. ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టిక్స్ యొక్క అప్లికేషన్ ఫీల్డ్ చాలా విస్తృతమైనది, ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్, ఆప్టికల్ ఫైబర్ సెన్సింగ్ టెక్నాలజీ, ఆప్టికల్ ఇన్ఫర్మేషన్ ప్రాసెసింగ్, ఆప్టికల్ కంప్యూటర్ మరియు ఆప్టికల్ స్టోరేజ్‌తో పాటు, మెటీరియల్ సైన్స్ పరిశోధన, ఆప్టికల్ ఇన్‌స్ట్రుమెంట్స్, స్పెక్ట్రల్ పరిశోధన వంటి ఇతర రంగాలు ఉన్నాయి.

మొదట, ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టికల్ ప్రయోజనాలు

1. వివిక్త ఆప్టికల్ పరికర వ్యవస్థలతో పోలిక

వివిక్త ఆప్టికల్ పరికరం అనేది ఒక పెద్ద ప్లాట్‌ఫారమ్ లేదా ఆప్టికల్ బేస్‌పై అమర్చబడి ఆప్టికల్ వ్యవస్థను ఏర్పరుస్తుంది. వ్యవస్థ యొక్క పరిమాణం 1m2 క్రమంలో ఉంటుంది మరియు బీమ్ యొక్క మందం సుమారు 1cm ఉంటుంది. దాని పెద్ద పరిమాణంతో పాటు, అసెంబ్లీ మరియు సర్దుబాటు కూడా చాలా కష్టం. ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టికల్ సిస్టమ్ కింది ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది:

1. కాంతి తరంగాలు ఆప్టికల్ వేవ్‌గైడ్‌లలో వ్యాపిస్తాయి మరియు కాంతి తరంగాలను నియంత్రించడం మరియు నిర్వహించడం సులభం.

2. ఇంటిగ్రేషన్ స్థిరమైన స్థాననిర్ణయాన్ని తెస్తుంది. పైన చెప్పినట్లుగా, ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టిక్స్ ఒకే ఉపరితలంపై అనేక పరికరాలను తయారు చేయాలని ఆశిస్తుంది, కాబట్టి వివిక్త ఆప్టిక్స్ కలిగి ఉన్న అసెంబ్లీ సమస్యలు ఉండవు, తద్వారా కలయిక స్థిరంగా ఉంటుంది, తద్వారా ఇది కంపనం మరియు ఉష్ణోగ్రత వంటి పర్యావరణ కారకాలకు మరింత అనుకూలంగా ఉంటుంది.

(3) పరికర పరిమాణం మరియు పరస్పర చర్య పొడవు తగ్గించబడతాయి; సంబంధిత ఎలక్ట్రానిక్స్ కూడా తక్కువ వోల్టేజ్‌ల వద్ద పనిచేస్తాయి.

4. అధిక శక్తి సాంద్రత. వేవ్‌గైడ్ వెంట ప్రసారం చేయబడిన కాంతి ఒక చిన్న స్థానిక స్థలానికి పరిమితం చేయబడింది, ఫలితంగా అధిక ఆప్టికల్ శక్తి సాంద్రత ఏర్పడుతుంది, ఇది అవసరమైన పరికర ఆపరేటింగ్ థ్రెషోల్డ్‌లను చేరుకోవడం మరియు నాన్ లీనియర్ ఆప్టికల్ ఎఫెక్ట్‌లతో పనిచేయడం సులభం.

5. ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టిక్స్ సాధారణంగా చిన్న పరిమాణం మరియు తేలికైన సెంటీమీటర్-స్కేల్ ఉపరితలంపై అనుసంధానించబడతాయి.

2. ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌లతో పోలిక

ఆప్టికల్ ఇంటిగ్రేషన్ యొక్క ప్రయోజనాలను రెండు అంశాలుగా విభజించవచ్చు, ఒకటి ఇంటిగ్రేటెడ్ ఎలక్ట్రానిక్ సిస్టమ్ (ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్) ను ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టికల్ సిస్టమ్ (ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టికల్ సర్క్యూట్) తో భర్తీ చేయడం; మరొకటి సిగ్నల్‌ను ప్రసారం చేయడానికి వైర్ లేదా కోక్సియల్ కేబుల్‌కు బదులుగా కాంతి తరంగాన్ని మార్గనిర్దేశం చేసే ఆప్టికల్ ఫైబర్ మరియు డైఎలెక్ట్రిక్ ప్లేన్ ఆప్టికల్ వేవ్‌గైడ్‌కి సంబంధించినది.

ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టికల్ పాత్‌లో, ఆప్టికల్ ఎలిమెంట్స్ వేఫర్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పై ఏర్పడతాయి మరియు సబ్‌స్ట్రేట్ లోపల లేదా ఉపరితలంపై ఏర్పడిన ఆప్టికల్ వేవ్‌గైడ్‌ల ద్వారా అనుసంధానించబడతాయి. సన్నని ఫిల్మ్ రూపంలో ఒకే సబ్‌స్ట్రేట్‌పై ఆప్టికల్ ఎలిమెంట్‌లను అనుసంధానించే ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టికల్ పాత్, అసలు ఆప్టికల్ సిస్టమ్ యొక్క సూక్ష్మీకరణను పరిష్కరించడానికి మరియు మొత్తం పనితీరును మెరుగుపరచడానికి ఒక ముఖ్యమైన మార్గం. ఇంటిగ్రేటెడ్ పరికరం చిన్న పరిమాణం, స్థిరమైన మరియు నమ్మదగిన పనితీరు, అధిక సామర్థ్యం, ​​తక్కువ విద్యుత్ వినియోగం మరియు సులభమైన ఉపయోగం యొక్క ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది.

సాధారణంగా, ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌లను ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టికల్ సర్క్యూట్‌లతో భర్తీ చేయడం వల్ల కలిగే ప్రయోజనాల్లో పెరిగిన బ్యాండ్‌విడ్త్, తరంగదైర్ఘ్య విభజన మల్టీప్లెక్సింగ్, మల్టీప్లెక్స్ స్విచింగ్, చిన్న కలపడం నష్టం, చిన్న పరిమాణం, తక్కువ బరువు, తక్కువ విద్యుత్ వినియోగం, మంచి బ్యాచ్ తయారీ ఆర్థిక వ్యవస్థ మరియు అధిక విశ్వసనీయత ఉన్నాయి. కాంతి మరియు పదార్థం మధ్య వివిధ పరస్పర చర్యల కారణంగా, ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టికల్ పాత్ యొక్క కూర్పులో ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం, ఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ ప్రభావం, అకౌస్టో-ఆప్టికల్ ప్రభావం, మాగ్నెటో-ఆప్టికల్ ప్రభావం, థర్మో-ఆప్టికల్ ప్రభావం మొదలైన వివిధ భౌతిక ప్రభావాలను ఉపయోగించడం ద్వారా కొత్త పరికర విధులను కూడా గ్రహించవచ్చు.

2. ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టిక్స్ పరిశోధన మరియు అప్లికేషన్

ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టిక్స్ పరిశ్రమ, సైనిక మరియు ఆర్థిక వ్యవస్థ వంటి వివిధ రంగాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది, అయితే ఇది ప్రధానంగా ఈ క్రింది అంశాలలో ఉపయోగించబడుతుంది:

1. కమ్యూనికేషన్ మరియు ఆప్టికల్ నెట్‌వర్క్‌లు

హై-స్పీడ్ రెస్పాన్స్ ఇంటిగ్రేటెడ్ లేజర్ సోర్స్, వేవ్‌గైడ్ గ్రేటింగ్ అర్రే డెన్స్ వేవ్‌లెంగ్త్ డివిజన్ మల్టీప్లెక్సర్, నారోబ్యాండ్ రెస్పాన్స్ ఇంటిగ్రేటెడ్ ఫోటోడెటెక్టర్, రూటింగ్ వేవ్‌లెంగ్త్ కన్వర్టర్, ఫాస్ట్ రెస్పాన్స్ ఆప్టికల్ స్విచింగ్ మ్యాట్రిక్స్, తక్కువ లాస్ మల్టిపుల్ యాక్సెస్ వేవ్‌గైడ్ బీమ్ స్ప్లిటర్ మొదలైన వాటితో సహా హై స్పీడ్ మరియు లార్జ్ కెపాసిటీ ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ నెట్‌వర్క్‌లను గ్రహించడానికి ఆప్టికల్ ఇంటిగ్రేటెడ్ పరికరాలు కీలకమైన హార్డ్‌వేర్.

2. ఫోటోనిక్ కంప్యూటర్

ఫోటాన్ కంప్యూటర్ అని పిలవబడేది కాంతిని సమాచార ప్రసార మాధ్యమంగా ఉపయోగించే కంప్యూటర్. ఫోటాన్లు బోసాన్లు, వీటికి విద్యుత్ ఛార్జ్ ఉండదు మరియు కాంతి కిరణాలు ఒకదానికొకటి ప్రభావితం చేయకుండా సమాంతరంగా లేదా క్రాస్ చేయగలవు, ఇది గొప్ప సమాంతర ప్రాసెసింగ్ యొక్క సహజ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఫోటోనిక్ కంప్యూటర్ పెద్ద సమాచార నిల్వ సామర్థ్యం, ​​బలమైన యాంటీ-జోక్య సామర్థ్యం, ​​పర్యావరణ పరిస్థితులకు తక్కువ అవసరాలు మరియు బలమైన తప్పు సహనం వంటి ప్రయోజనాలను కూడా కలిగి ఉంది. ఫోటోనిక్ కంప్యూటర్ల యొక్క అత్యంత ప్రాథమిక క్రియాత్మక భాగాలు ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టికల్ స్విచ్‌లు మరియు ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టికల్ లాజిక్ భాగాలు.

3. ఆప్టికల్ ఇన్ఫర్మేషన్ ప్రాసెసర్, ఫైబర్ ఆప్టిక్ సెన్సార్, ఫైబర్ గ్రేటింగ్ సెన్సార్, ఫైబర్ ఆప్టిక్ గైరోస్కోప్ మొదలైన ఇతర అప్లికేషన్లు.