ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టిక్స్ అంటే ఏమిటి?

ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టిక్స్ భావనను 1969లో బెల్ లాబొరేటరీస్‌కు చెందిన డాక్టర్ మిల్లర్ ప్రతిపాదించారు. ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టిక్స్ అనేది ఒక కొత్త శాస్త్రం. ఇది ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు మైక్రోఎలక్ట్రానిక్స్ ఆధారంగా సమీకృత పద్ధతులను ఉపయోగించి ఆప్టికల్ పరికరాలను మరియు హైబ్రిడ్ ఆప్టికల్ ఎలక్ట్రానిక్ పరికర వ్యవస్థలను అధ్యయనం చేస్తుంది మరియు అభివృద్ధి చేస్తుంది. 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 థియరీ, థిన్ ఫిల్మ్ ఆప్టికల్ వేవ్‌గైడ్ పరికరాలు మరియు వ్యవస్థలు ఉంటాయి. దీని సాంకేతిక ఆధారం ప్రధానంగా థిన్ ఫిల్మ్ టెక్నాలజీ మరియు మైక్రోఎలక్ట్రానిక్స్ టెక్నాలజీ. ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టిక్స్ యొక్క అనువర్తన రంగం చాలా విస్తృతమైనది. ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్, ఆప్టికల్ ఫైబర్ సెన్సింగ్ టెక్నాలజీ, ఆప్టికల్ ఇన్ఫర్మేషన్ ప్రాసెసింగ్, ఆప్టికల్ కంప్యూటర్ మరియు ఆప్టికల్ స్టోరేజ్‌తో పాటు, మెటీరియల్ సైన్స్ పరిశోధన, ఆప్టికల్ పరికరాలు, స్పెక్ట్రల్ పరిశోధన వంటి ఇతర రంగాలు కూడా ఉన్నాయి.

మొదట, సమీకృత ఆప్టికల్ ప్రయోజనాలు

1. వివిక్త ఆప్టికల్ పరికర వ్యవస్థలతో పోలిక

వివిక్త ఆప్టికల్ పరికరం అనేది ఒక పెద్ద ప్లాట్‌ఫారమ్ లేదా ఆప్టికల్ బేస్‌పై అమర్చబడి, ఒక ఆప్టికల్ వ్యవస్థను ఏర్పరిచే ఒక రకమైన ఆప్టికల్ పరికరం. ఈ వ్యవస్థ యొక్క పరిమాణం 1 చదరపు మీటరు క్రమంలో ఉంటుంది మరియు కిరణపుంజం యొక్క మందం సుమారు 1 సెంటీమీటర్ ఉంటుంది. దీని పెద్ద పరిమాణంతో పాటు, దీనిని అమర్చడం మరియు సర్దుబాటు చేయడం కూడా మరింత కష్టతరం. సమీకృత ఆప్టికల్ వ్యవస్థకు ఈ క్రింది ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి:

1. కాంతి తరంగాలు ఆప్టికల్ వేవ్‌గైడ్‌లలో ప్రసరిస్తాయి, మరియు కాంతి తరంగాలను నియంత్రించడం మరియు వాటి శక్తిని నిలబెట్టుకోవడం సులభం.

2. ఏకీకరణ స్థిరమైన స్థానాన్ని తెస్తుంది. పైన చెప్పినట్లుగా, ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టిక్స్ ఒకే సబ్‌స్ట్రేట్‌పై అనేక పరికరాలను తయారు చేయాలని ఆశిస్తుంది, కాబట్టి డిస్క్రీట్ ఆప్టిక్స్‌లో ఉండే అసెంబ్లీ సమస్యలు ఉండవు, తద్వారా కలయిక స్థిరంగా ఉంటుంది, అలాగే ఇది కంపనం మరియు ఉష్ణోగ్రత వంటి పర్యావరణ కారకాలకు మరింత అనుకూలంగా ఉంటుంది.

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

4. అధిక శక్తి సాంద్రత. వేవ్‌గైడ్ వెంట ప్రసరించే కాంతి ఒక చిన్న స్థానిక ప్రదేశానికి పరిమితం చేయబడుతుంది, దీని ఫలితంగా అధిక ఆప్టికల్ శక్తి సాంద్రత ఏర్పడుతుంది, ఇది అవసరమైన పరికర ఆపరేటింగ్ థ్రెషోల్డ్‌లను సులభంగా చేరుకోవడానికి మరియు నాన్‌లీనియర్ ఆప్టికల్ ప్రభావాలతో పని చేయడానికి వీలు కల్పిస్తుంది.

5. ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టిక్స్ సాధారణంగా సెంటీమీటర్-స్కేల్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పై ఇంటిగ్రేట్ చేయబడతాయి, ఇది పరిమాణంలో చిన్నదిగా మరియు బరువులో తేలికగా ఉంటుంది.

2. ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌లతో పోలిక

ఆప్టికల్ ఇంటిగ్రేషన్ యొక్క ప్రయోజనాలను రెండు అంశాలుగా విభజించవచ్చు, ఒకటి ఇంటిగ్రేటెడ్ ఎలక్ట్రానిక్ సిస్టమ్ (ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్) స్థానంలో ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టికల్ సిస్టమ్ (ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టికల్ సర్క్యూట్) ను ఉపయోగించడం; రెండవది, సిగ్నల్‌ను ప్రసారం చేయడానికి వైర్ లేదా కోయాక్సియల్ కేబుల్‌కు బదులుగా కాంతి తరంగాన్ని మార్గనిర్దేశం చేసే ఆప్టికల్ ఫైబర్ మరియు డైఎలెక్ట్రిక్ ప్లేన్ ఆప్టికల్ వేవ్‌గైడ్‌కు సంబంధించినది.

సమీకృత ఆప్టికల్ మార్గంలో, ఆప్టికల్ మూలకాలు ఒక వేఫర్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పై ఏర్పడతాయి మరియు సబ్‌స్ట్రేట్ లోపల లేదా ఉపరితలంపై ఏర్పడిన ఆప్టికల్ వేవ్‌గైడ్‌ల ద్వారా అనుసంధానించబడతాయి. ఆప్టికల్ మూలకాలను ఒకే సబ్‌స్ట్రేట్‌పై పలుచని పొర రూపంలో ఏకీకృతం చేసే సమీకృత ఆప్టికల్ మార్గం, అసలైన ఆప్టికల్ వ్యవస్థ యొక్క సూక్ష్మీకరణ సమస్యను పరిష్కరించడానికి మరియు మొత్తం పనితీరును మెరుగుపరచడానికి ఒక ముఖ్యమైన మార్గం. సమీకృత పరికరం చిన్న పరిమాణం, స్థిరమైన మరియు నమ్మదగిన పనితీరు, అధిక సామర్థ్యం, ​​తక్కువ విద్యుత్ వినియోగం మరియు సులభమైన వినియోగం వంటి ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది.

సాధారణంగా, ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌లను ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టికల్ సర్క్యూట్‌లతో భర్తీ చేయడం వల్ల కలిగే ప్రయోజనాలలో పెరిగిన బ్యాండ్‌విడ్త్, వేవ్‌లెంగ్త్ డివిజన్ మల్టీప్లెక్సింగ్, మల్టీప్లెక్స్ స్విచింగ్, తక్కువ కప్లింగ్ లాస్, చిన్న పరిమాణం, తక్కువ బరువు, తక్కువ విద్యుత్ వినియోగం, మంచి బ్యాచ్ ప్రిపరేషన్ ఎకానమీ మరియు అధిక విశ్వసనీయత వంటివి ఉన్నాయి. కాంతి మరియు పదార్థం మధ్య ఉండే వివిధ పరస్పర చర్యల కారణంగా, ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టికల్ పాత్ కూర్పులో ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ఎఫెక్ట్, ఎలెక్ట్రో-ఆప్టికల్ ఎఫెక్ట్, అకౌస్టో-ఆప్టికల్ ఎఫెక్ట్, మాగ్నెటో-ఆప్టికల్ ఎఫెక్ట్, థర్మో-ఆప్టికల్ ఎఫెక్ట్ వంటి వివిధ భౌతిక ప్రభావాలను ఉపయోగించడం ద్వారా కొత్త పరికర ఫంక్షన్‌లను కూడా సాధించవచ్చు.

2. సమీకృత ఆప్టిక్స్ యొక్క పరిశోధన మరియు అనువర్తనం

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

1. కమ్యూనికేషన్ మరియు ఆప్టికల్ నెట్‌వర్క్‌లు

అధిక వేగం మరియు అధిక సామర్థ్యం గల ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ నెట్‌వర్క్‌లను సాకారం చేయడానికి ఆప్టికల్ ఇంటిగ్రేటెడ్ పరికరాలు కీలకమైన హార్డ్‌వేర్. వీటిలో హై-స్పీడ్ రెస్పాన్స్ ఇంటిగ్రేటెడ్ లేజర్ సోర్స్, వేవ్‌గైడ్ గ్రేటింగ్ అర్రే డెన్స్ వేవ్‌లెంగ్త్ డివిజన్ మల్టిప్లెక్సర్, నారోబ్యాండ్ రెస్పాన్స్ ఇంటిగ్రేటెడ్ ఫోటోడిటెక్టర్, రూటింగ్ వేవ్‌లెంగ్త్ కన్వర్టర్, ఫాస్ట్ రెస్పాన్స్ ఆప్టికల్ స్విచింగ్ మ్యాట్రిక్స్, లో లాస్ మల్టిపుల్ యాక్సెస్ వేవ్‌గైడ్ బీమ్ స్ప్లిటర్ మొదలైనవి ఉంటాయి.

2. ఫోటోనిక్ కంప్యూటర్

ఫోటాన్ కంప్యూటర్ అని పిలవబడేది, సమాచార ప్రసార మాధ్యమంగా కాంతిని ఉపయోగించే ఒక కంప్యూటర్. ఫోటాన్లు అనేవి విద్యుత్ ఆవేశం లేని బోసాన్లు, మరియు కాంతి కిరణాలు ఒకదానికొకటి ప్రభావితం చేయకుండా సమాంతరంగా లేదా అడ్డంగా ప్రయాణించగలవు, దీనికి గొప్ప సమాంతర ప్రాసెసింగ్ యొక్క సహజ సామర్థ్యం ఉంది. ఫోటోనిక్ కంప్యూటర్‌కు అధిక సమాచార నిల్వ సామర్థ్యం, ​​బలమైన జోక్య నిరోధక సామర్థ్యం, ​​పర్యావరణ పరిస్థితులపై తక్కువ అవసరాలు మరియు బలమైన లోప సహనం వంటి ప్రయోజనాలు కూడా ఉన్నాయి. ఫోటోనిక్ కంప్యూటర్ల యొక్క అత్యంత ప్రాథమిక క్రియాత్మక భాగాలు ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టికల్ స్విచ్‌లు మరియు ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టికల్ లాజిక్ కాంపోనెంట్‌లు.

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