સંકલિત ઓપ્ટિક્સ શું છે?

બેલ લેબોરેટરીઝના ડો. મિલર દ્વારા 1969માં સંકલિત ઓપ્ટિક્સનો ખ્યાલ આગળ મૂકવામાં આવ્યો હતો. ઈન્ટીગ્રેટેડ ઓપ્ટિક્સ એ એક નવો વિષય છે જે ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક્સ અને માઈક્રોઈલેક્ટ્રોનિક્સના આધારે સંકલિત પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને ઓપ્ટિકલ ઉપકરણો અને હાઇબ્રિડ ઓપ્ટિકલ ઈલેક્ટ્રોનિક ડિવાઈસ સિસ્ટમનો અભ્યાસ અને વિકાસ કરે છે. એકીકૃત ઓપ્ટિક્સનો સૈદ્ધાંતિક આધાર ઓપ્ટિક્સ અને ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક્સ છે, જેમાં વેવ ઓપ્ટિક્સ અને ઈન્ફોર્મેશન ઓપ્ટિક્સ, નોનલાઈનિયર ઓપ્ટિક્સ, સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક્સ, ક્રિસ્ટલ ઓપ્ટિક્સ, થિન ફિલ્મ ઓપ્ટિક્સ, ગાઈડેડ વેવ ઓપ્ટિક્સ, કપ્લ્ડ મોડ અને પેરામેટ્રિક ઇન્ટરેક્શન થિયરી, થિન ફિલ્મ ઓપ્ટિકલ વેવગાઈડ ડિવાઈસ અને સિસ્ટમ્સ સામેલ છે. તકનીકી આધાર મુખ્યત્વે પાતળી ફિલ્મ તકનીક અને માઇક્રોઇલેક્ટ્રોનિક્સ તકનીક છે. એકીકૃત ઓપ્ટિક્સનું એપ્લિકેશન ક્ષેત્ર ઘણું વિશાળ છે, જેમાં ઓપ્ટિકલ ફાઈબર કોમ્યુનિકેશન, ઓપ્ટિકલ ફાઈબર સેન્સિંગ ટેકનોલોજી, ઓપ્ટિકલ ઈન્ફોર્મેશન પ્રોસેસિંગ, ઓપ્ટિકલ કોમ્પ્યુટર અને ઓપ્ટિકલ સ્ટોરેજ ઉપરાંત અન્ય ક્ષેત્રો છે, જેમ કે મટીરીયલ સાયન્સ રિસર્ચ, ઓપ્ટિકલ ઈન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ, સ્પેક્ટ્રલ રિસર્ચ.

પ્રથમ, સંકલિત ઓપ્ટિકલ ફાયદા

1. અલગ ઓપ્ટિકલ ઉપકરણ સિસ્ટમો સાથે સરખામણી

ડિસ્ક્રીટ ઓપ્ટિકલ ડીવાઈસ એ એક પ્રકારનું ઓપ્ટિકલ ડીવાઈસ છે જે ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ બનાવવા માટે મોટા પ્લેટફોર્મ અથવા ઓપ્ટિકલ બેઝ પર ફિક્સ કરવામાં આવે છે. સિસ્ટમનું કદ 1m2 ના ક્રમમાં છે, અને બીમની જાડાઈ લગભગ 1cm છે. તેના મોટા કદ ઉપરાંત, એસેમ્બલી અને ગોઠવણ પણ વધુ મુશ્કેલ છે. સંકલિત ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમના નીચેના ફાયદા છે:

1. પ્રકાશ તરંગો ઓપ્ટિકલ વેવગાઇડ્સમાં પ્રચાર કરે છે, અને પ્રકાશ તરંગો તેમની ઊર્જાને નિયંત્રિત કરવા અને જાળવવા માટે સરળ છે.

2. એકીકરણ સ્થિર સ્થિતિ લાવે છે. ઉપર જણાવ્યા મુજબ, એકીકૃત ઓપ્ટિક્સ એક જ સબસ્ટ્રેટ પર ઘણાબધા ઉપકરણો બનાવવાની અપેક્ષા રાખે છે, તેથી ડિસ્ક્રીટ ઓપ્ટિક્સ હોય તેવી કોઈ એસેમ્બલી સમસ્યાઓ નથી, જેથી મિશ્રણ સ્થિર રહી શકે, જેથી તે કંપન અને તાપમાન જેવા પર્યાવરણીય પરિબળોને પણ વધુ અનુકૂલિત કરી શકે. .

(3) ઉપકરણનું કદ અને ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની લંબાઈ ટૂંકી કરવામાં આવે છે; સંકળાયેલ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ પણ ઓછા વોલ્ટેજ પર કામ કરે છે.

4. ઉચ્ચ શક્તિ ઘનતા. વેવગાઈડ સાથે પ્રસારિત થયેલો પ્રકાશ નાની સ્થાનિક જગ્યા સુધી સીમિત હોય છે, જેના પરિણામે ઉચ્ચ ઓપ્ટિકલ પાવર ડેન્સિટી થાય છે, જે જરૂરી ઉપકરણ ઓપરેટિંગ થ્રેશોલ્ડ સુધી પહોંચવામાં સરળ છે અને બિનરેખીય ઓપ્ટિકલ અસરો સાથે કામ કરે છે.

5. સંકલિત ઓપ્ટિક્સ સામાન્ય રીતે સેન્ટીમીટર-સ્કેલ સબસ્ટ્રેટ પર સંકલિત કરવામાં આવે છે, જે કદમાં નાનું અને વજનમાં ઓછું હોય છે.

2. સંકલિત સર્કિટ સાથે સરખામણી

ઓપ્ટિકલ એકીકરણના ફાયદાઓને બે પાસાઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે, એક સંકલિત ઇલેક્ટ્રોનિક સિસ્ટમ (ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ) ને ઇન્ટિગ્રેટેડ ઑપ્ટિકલ સિસ્ટમ (ઇન્ટિગ્રેટેડ ઑપ્ટિકલ સર્કિટ) સાથે બદલવાનું છે; અન્ય ઓપ્ટિકલ ફાઇબર અને ડાઇલેક્ટ્રિક પ્લેન ઓપ્ટિકલ વેવગાઇડ સાથે સંબંધિત છે જે સિગ્નલ ટ્રાન્સમિટ કરવા માટે વાયર અથવા કોક્સિયલ કેબલને બદલે પ્રકાશ તરંગને માર્ગદર્શન આપે છે.

એકીકૃત ઓપ્ટિકલ પાથમાં, ઓપ્ટિકલ તત્વો વેફર સબસ્ટ્રેટ પર રચાય છે અને સબસ્ટ્રેટની અંદર અથવા સપાટી પર બનેલા ઓપ્ટિકલ વેવગાઈડ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે. એકીકૃત ઓપ્ટિકલ પાથ, જે પાતળી ફિલ્મના રૂપમાં સમાન સબસ્ટ્રેટ પર ઓપ્ટિકલ તત્વોને એકીકૃત કરે છે, તે મૂળ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમના મિનિએચરાઇઝેશનને ઉકેલવા અને એકંદર કામગીરીમાં સુધારો કરવાનો એક મહત્વપૂર્ણ માર્ગ છે. સંકલિત ઉપકરણમાં નાના કદ, સ્થિર અને વિશ્વસનીય કામગીરી, ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, ઓછી વીજ વપરાશ અને સરળ ઉપયોગના ફાયદા છે.

સામાન્ય રીતે, એકીકૃત ઓપ્ટિકલ સર્કિટ સાથે સંકલિત સર્કિટને બદલવાના ફાયદાઓમાં વધારો બેન્ડવિડ્થ, વેવલેન્થ ડિવિઝન મલ્ટિપ્લેક્સિંગ, મલ્ટિપ્લેક્સ સ્વિચિંગ, નાના કપલિંગ નુકશાન, નાનું કદ, હલકો વજન, ઓછો પાવર વપરાશ, સારી બેચ તૈયારી અર્થતંત્ર અને ઉચ્ચ વિશ્વસનીયતાનો સમાવેશ થાય છે. પ્રકાશ અને દ્રવ્ય વચ્ચેની વિવિધ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને લીધે, ફોટોઈલેક્ટ્રીક અસર, ઈલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ ઈફેક્ટ, એકોસ્ટો-ઓપ્ટિકલ ઈફેક્ટ, મેગ્નેટો-ઓપ્ટિકલ ઈફેક્ટ, થર્મો-ઓપ્ટિકલ ઈફેક્ટ વગેરે જેવી વિવિધ ફિઝિકલ ઈફેક્ટ્સનો ઉપયોગ કરીને નવા ડિવાઇસ ફંક્શનને પણ સાકાર કરી શકાય છે. સંકલિત ઓપ્ટિકલ પાથની રચના.

2. સંકલિત ઓપ્ટિક્સનું સંશોધન અને એપ્લિકેશન

ઈન્ટીગ્રેટેડ ઓપ્ટિક્સનો ઉપયોગ ઉદ્યોગ, સૈન્ય અને અર્થતંત્ર જેવા વિવિધ ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે થાય છે, પરંતુ તેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે નીચેના પાસાઓમાં થાય છે:

1. કોમ્યુનિકેશન અને ઓપ્ટિકલ નેટવર્ક્સ

હાઇ સ્પીડ રિસ્પોન્સ ઇન્ટીગ્રેટેડ લેસર સોર્સ, વેવગાઇડ ગ્રેટિંગ એરે ડેન્સ વેવલેન્થ ડિવિઝન મલ્ટિપ્લેક્સર, નેરોબેન્ડ રિસ્પોન્સ ઇન્ટિગ્રેટેડ ફોટોડિટેક્ટર, રૂટીંગ વેવલેન્થ કન્વર્ટર, ફાસ્ટ રિસ્પોન્સ ઓપ્ટિકલ સ્વિચિંગ, મેટ્રિક અને બ્રિટન સહિત હાઇ સ્પીડ અને મોટી ક્ષમતાના ઓપ્ટિકલ કમ્યુનિકેશન નેટવર્કને સાકાર કરવા માટે ઓપ્ટિકલ ઇન્ટિગ્રેટેડ ડિવાઇસ એ મુખ્ય હાર્ડવેર છે. ઓછી ખોટ મલ્ટીપલ એક્સેસ વેવગાઇડ બીમ સ્પ્લિટર અને તેથી વધુ.

2. ફોટોનિક કમ્પ્યુટર

કહેવાતા ફોટોન કમ્પ્યુટર એ એક કમ્પ્યુટર છે જે માહિતીના પ્રસારણ માધ્યમ તરીકે પ્રકાશનો ઉપયોગ કરે છે. ફોટોન એ બોસોન છે, જેમાં કોઈ ઈલેક્ટ્રિક ચાર્જ નથી, અને પ્રકાશ બીમ એકબીજાને અસર કર્યા વિના સમાંતર અથવા ક્રોસ કરી શકે છે, જે મહાન સમાંતર પ્રક્રિયાની જન્મજાત ક્ષમતા ધરાવે છે. ફોટોનિક કોમ્પ્યુટરમાં મોટી માહિતી સંગ્રહ ક્ષમતા, મજબૂત વિરોધી દખલ ક્ષમતા, પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓ માટે ઓછી જરૂરિયાતો અને મજબૂત ખામી સહિષ્ણુતાના ફાયદા પણ છે. ફોટોનિક કમ્પ્યુટર્સના સૌથી મૂળભૂત કાર્યાત્મક ઘટકો એકીકૃત ઓપ્ટિકલ સ્વીચો અને સંકલિત ઓપ્ટિકલ લોજિક ઘટકો છે.

3. અન્ય એપ્લિકેશનો, જેમ કે ઓપ્ટિકલ ઇન્ફોર્મેશન પ્રોસેસર, ફાઇબર ઓપ્ટિક સેન્સર, ફાઇબર ગ્રેટિંગ સેન્સર, ફાઇબર ઓપ્ટિક જાયરોસ્કોપ, વગેરે.