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标题: [转帖]集成光学 [打印本页]

作者: 乏味 时间: 2003-3-14 18:56
标题: [转帖]集成光学
  集成光学是研究媒质薄膜中的光学现象，以及光学元器件集成化的一门学科。它是在激光技术发展过程中，由于光通信、光学信息处理等的需要，而逐步形成和发展起来的。它要解决的实质问题，是获得具有不同功能、不同集成度的集成光路，以实现光学信息处理系统的集成化和微小型化。

  因为光波波长比波长最短的无线电波还要短四个数量级，因而它具有更大的传递信息和处理信息的能力。然而传统的光学系统体积大、稳定性差、光束的对准和准直困难，不能适应光电子技术发展的需要。采用类似于半导体集成电路的方法，把光学元件以薄膜形式集成在同一衬底上的集成光路，是解决原有光学系统问题的一种途径。这样的器件具有体积小、性能稳定可靠、效率高、功耗低，使用方便等优点。

  集成光学出现于1969年前后，在它的产生和发展过程中，贝尔实验室的一批科学家起了重要作用，目前已从基础和开发研究进入了工程应用阶段。

  集成光学的理论问题，主要是媒质波导理论，它有助于人们深入了解波导中光学现象的物理本质，并用于光波导、器件和光学回路的研究设计。人们常常把波导中光学现象(如传播、耦合、调制等等)的研究，称为导波光学。

  媒质波导理论已从不同角度建立起来。首先，是建立在麦克斯韦方程组基础上的媒质波导电磁理论；其次，从射线光学角度，建立了锯齿波模型的波导理论。把波导中的光波看成是在薄膜的上下两个界面来回反射的光线，而且走的是一条锯齿形路程。

  从锯齿波模型出发，可以比较简单和直观地推导模方程，讨论媒质波导理论的基本概念，处理棱镜、光栅耦合器、表面散射等许多问题。另外还从量子力学角度，建立了势阱模型的波导理论。

  集成光学所用的媒质材料，要具有一定的折射率，一般是比衬底折射率高；做成光波导以后，传输损耗要求小于每厘米一分贝；媒质材料应具有多种功能，工艺上便于成膜和器件制作与集成；在外界各种工作环境下具有长期稳定工作的性能，已探索过的材料有玻璃、半导体、有机材料以及铁电体等。

  集成光学元器件的工艺技术主要涉及成膜与光路微加工。通常采用外延、质子轰击、离子注入、固态扩散、离子交换、高频溅射、真空蒸发、等离子聚合等作为成膜工艺；采用光刻、电子束曝光、全息曝光、同步辐射、光锁定、化学刻蚀、溅射刻蚀(离子铣)、反应离子刻蚀作为光路微加工技术。另外，高速脉冲技术，则是测试及在应用中不可缺少的手段。

  现在已经做出了很多对应于大块光学元件的各种薄膜波导元件，如薄膜媒质光波导、薄膜激光器、耦合器、调制器、开关、偏转器、薄膜透镜、棱镜、探测器、滤波器、光学双稳态器件、半加器回路、模-数转换器、傅里叶变换器、频谱分析器、卷积、存储器等。在光波导中，观察到二次谐波产生、混频、受激布里渊散射、受激喇曼发射等非线性光学效应，以及薄膜中像的传输和转换等现象。

  现在一些元件的集成也已经实现，例如在同一衬底上，三种典型元件(激光器、波导、探测器)的集成，六个分布反馈激光器的集成，三个探测器的集成，注入式激光器和场效应晶体管的集成等。

  集成光路不—定需要在一个衬底上集成所有光学元件，很多应用是有限几种元件的集成，甚至在一个衬底上做同种元件的集成(单功能集成)。已经出现光学元件和电学元件之间的集成，今后还可能出现光、电、声、磁元件结合在—起的集成。

  集成光学的应用领域是多方面的，除了光纤通信、光纤传感器、光学信息处理和光计算机外，导波光学原理、薄膜光波导器件和回路，还在向其他领域，如材料科学研究、光学仪器、光谱研究等方面渗透。

作者: 冲浪高手 时间: 2003-6-4 07:50
标题: [转帖]集成光学
太深奥了

作者: 阳光少年 时间: 2003-6-4 23:37
标题: [转帖]集成光学
很好！
还有集成光波导在光通信上应用的有关文章吗？
比如用集成光波导技术制成的光开关，光调制器，波分复用/解复用器等？

作者: pufeng 时间: 2003-6-9 06:19
标题: [转帖]集成光学
好，有兴趣

作者: Lottie 时间: 2003-7-1 01:46
标题: [转帖]集成光学
太精彩了

作者: joe 时间: 2003-7-16 06:15
标题: [转帖]集成光学
现在的发展方向是光电集成，想把波导造在硅晶片上。传统的集成光学也正朝光电子晶体（其实就是二维光栅的代名词）方向发展。

作者: likeoe 时间: 2003-7-27 01:14
标题: [转帖]集成光学
我在这儿瞎说几句
从电子技术的发展来说，我觉得最起关键的是发现了PN结，有了PN结后有了二极管，三极管，集成块，从许多方面比较来看，光学和电子学有很多对应性，这方面研究光子晶体的同志可能能说出更多相似内容，于是我就想，集成光学中是不是也少了一个什么类似电子学中的PN结的东东，如果有了那个东东，什么光二极管，光三极管，光集成块等等都一拥而上，岂不美哉，那时，光计算机也就正真诞生了。
以上纯是瞎想的，有可能很天真。

作者: 冲浪高手 时间: 2003-8-3 20:14
标题: [转帖]集成光学
不错,是否可利用偏振光的透过来考虑做光的pn结.

作者: 君子兰 时间: 2003-8-6 04:06
标题: [转帖]集成光学
很好，希望论坛上多一些这样的文章，开阔我们这些初入光学殿堂的学子们的眼界

作者: museli 时间: 2003-8-7 17:51
标题: [转帖]集成光学
好文啊，呵呵，希望能见到更多这样的文章

作者: liujian 时间: 2003-8-7 19:25
标题: [转帖]集成光学
8cuo

作者: everblue2000 时间: 2004-6-29 22:22
浮起好贴

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