集成光学

2021-04-27 10:09:06 浏览:292

定义

制作光子集成回路的技术。

集成光学是用来制作集成光学器件或者光子集成回路或者平面光波回路的技术,包含很多光学组分,结合在一起来实现一些复杂的功能。这些光器件可以是光学滤波器,调制器,放大器,激光器和光电探测器。它们可以被制备在一些晶体材料(例如硅,石英或者铌酸锂)的表面,与波导结构连接。

发展集成光学技术的最初受电子集成回路的影响,后者在几十年内发展非常快,并且已经达到了很高的水平,例如,一些复杂的微处理器可能包含几百万个晶体管,特殊的信号处理器和具有很大数据存储容量的计算机存储芯片。但是,集成光学还无法跟得上微电子学的发展脚步。这主要来自于一些技术上的限制:

1、电子回路包含很小的电线,然而光学组件需要通过波导相连,波导的尺寸通常不能小于波长,并且也不能有很锐的转弯。(这一限制可以通过采用高折射率差的波导来消除,例如,采用纳米光纤或者光子带隙波导。)

2、在波导之间的光纤连接器和耦合器比电子连接器要求更高。

3、波导,器件连接器以及无源光学器件都存在光学损耗,需要采用光学放大器进行补偿。这比基于晶体管的电子放大器尺寸更大,更加复杂。

4、有些类型的光学元件很难小型化。

基于以上原因,集成光学回路远不能实现电子集成回路的复杂程度。但是,具有一定程度复杂性的器件在光纤通信中非常有用,它们可以放置多个数据发射器和接收器,包括分布反馈激光器,光学调制器,光电二极管和光学滤波器(例如,以阵列波导光栅的形式)。近年来,由于硅光子学的发展,促进了更强大效率更高的集成光学技术的发展。

参考文献

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[7] K Okamoto, “Recent progress of integrated optics planar lightwave circuits”, Opt. Quantum Electron. 31 (2), 107 (1999)

参阅:光子集成回路、硅光子学、光电子学、纳米光纤、光纤通信

光学器件

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