集成光学是钻研媒质薄膜中的光学景象以及光学元件集成化的一门学科。它是在激光技术发展过程中，由于光通讯、光学信息处置等的必要，而逐步形成和发展起来的。

　　鼓起的原因

　　它要解决的内容问题，是获得拥有分歧职能、分歧集成度的集成光路，实现光学信息处置系统的集成化与微幼型化。光波波长比波长最短的无线电波还要短四个数量级，因而它拥有更大的传递信息和处置信息的能力。然而传统的光学系统体积大、不变性差、光束的对准和准直难题，不能适应光电子技术发展的必要。选取类似于半导体集成电路的步骤，把光学元件以薄膜大局集成在统一衬底上的集成光路，是解决原有光学系统问题的一种蹊径。这样可有体积幼、机能不变靠得住、效能高、功耗低、使用方便蹬着点。集成光学出现于1969年前后，从它的产生和发展过程中，贝尔尝试室P.K.田等一批科学家起了沉要作用。正从基础和开发钻研进入工程利用阶段。

　　使用领域

　　集成光路中现已造成的光学元件蕴含薄膜微型激光器、薄膜透镜、棱镜、薄膜型光学波导、耦合器、光开关 、光学调造器 、滤波器 、光学双稳态器件、模-数转换器、存储器和检测器等。除纯正集成光路表，现已出现和电子学元件的集成。

　　此表，在光学波导中已观察到了诸如二次谐波 、混频和受激拉曼散射等非线性光学景象(见非线性光学)，这必将大大扩大集成光路的职能。集成光学对光纤通讯、自动节造、光学信息处置、光谱钻研以及光学推算机的钻研和利用等拥有沉要意思。

　　学科理论

　　集成光学的理论问题，重要是媒质波导理论，它有助于人们深刻相识波导中光学景象的物理性质，并用于光波导、器件和光学回路的钻研设计。人们时时把波导中光学景象(如传布、耦合、调造等等)的钻研，称为导波光学。

　　媒质波导理论已从分歧角度成立起来。首先，是成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，成立了锯齿波模型的波导理论。把波导中的光波当作是在薄膜的高低两个界面来回反射的光线，并且走的是一条锯齿形旅程。

　　从锯齿波模型启程，能够比力单一和直观地推导模方程，会商媒质波导理论的根基概想，处置棱镜、光栅耦合器、表表散射等很多问题。另表还从量子力学角度，成立了势阱模型的波导理论。描述光波在波导中活动的颠簸方程和描述电子在位阱中活动的薛定谔方程有一样的大局，用 WKB法可得到颠簸方程的近似解。

　　集成光学中很多沉要景象及器件的分析，时时选取耦合模理论。把由于波导结构不规定性和资料不均匀性等产生模式之间功率互换(模式之间产生耦合)的现实波导系统，视为一种微扰波导系统，假定它是由相互产生耦合的若干孤立单元所组成。其电磁场可按某种大局的规定波导单元的本征模发展，推导并求解耦合模方程。在集成光学中，重要是利用耦合模方程来处置媒质波导中导模之间、导模与辐射模之间的各类耦合问题，以及与这类耦合有关的器件(见光的电磁理论、光的过问、几何光学)。

　　资料工艺

　　集成光学所用的媒质资料，要拥有肯定的折射率，通常是比衬底折射率高;做成光波导以来，传输损耗要求幼于每厘米一分贝;媒质资料应拥有多种职能，工艺上便于成膜和器件造作与集成;在表界各类工作环境下拥有持久不变工作的机能，已索求过的资料有玻璃、半导体、有机资料以及铁电体等。

　　集成光学元器件的工艺技术重要涉及成膜与光路微加工。通常选取表延、质子轰击、离子注入、固态扩散、离子互换、高频溅射、真空蒸发、等离子聚合等作为成膜工艺;选取光刻、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)、反映离子刻蚀作为光路微加工技术。另表，高速脉冲技术，则是测试和在利用中不成短缺的伎俩。钻研得最多的是用固态扩散造备铌酸锂(LiNbO3)光波导及器件，用表延造备半导体异质结光波导和器件，用离子互换造备玻璃光波导。

　　元件集成

　　此刻已经做出了好多对应于大块光学元件的各类薄膜波导元件，如薄膜媒质光波导、薄膜激光器、耦合器、调造器、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、嘎凤叶变换器、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景象。

　　此刻一些元件的集成也已经实现，例如在统一衬底上，三种典型元件(激光器、波导、探测器)的集成，六个散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—定必要在一个衬底上集成所有光学元件，好多利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(单职能集成)。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、磁元件结合在一路的集成。

　　学科利用

　　集成光学的利用领域是多方面的，除了光纤通讯、光纤传感器、光学信息处置和光推算机表，导波光学道理、薄膜光波导器件和回路，还在向其他领域，如资料科学钻延注光学仪器、光谱钻研等方面渗入。

　　以固体化、幼型化、集成化为指标的光信息传输和处置系统其利用的领域是多方面的。除光纤通讯、光纤传感器、光学信息处置和光推算机表，导波光学道理、薄膜光波导器件和回路，还在向其他领域(如资料科学钻延注光学仪器、光谱钻研等)渗入。 数据在互联网上移动就如同汽车在公路上行驶。如果汽车不用转换方向，直奔主张地，那么速度会非

？。但是，如果汽车不得不在十字路口转换方向，那么它的速度就要慢得多。同样地，这种情况也会产生在信息高速公路上。光束载着数据通过光纤以极快的速度传布，当数据达到一个服务器时，服务器会扭转数据的传送方向，使它们达到最终的主张地。人们还必必要把光信号转化为电流，这些过程使所有都慢了下来。

　　电子在电路中以每秒钟几千公里的速度传递，而光在光纤中的传布速度则将近每秒钟30万公里。“集成光学系统”将能够使数据以光的大局传布，并且不用通过服务器转换，而是通过芯片的惟一信路直达主张地

？蒲Ъ颐俏魅嗣枋龅恼庵帧集成光学系统”其实是指装置了特殊芯片的集成电路板。这种芯片中装置的不是微型电子线路，而是微型光学线路。技术上还存在难题。“集成光学系统”还只是个科学上的构思，离当前盛行的集成电路技术还极度地遥远。但也正是由于如此，欧洲航天局才筹资起头了以下这两项钻研。奥斯迪尔姆被要求钻研传统的光学通路，而阿尔卡特尔在调查一项“集成光学系统”规划。欧洲航天局大志勃勃的达尔文打算也将使用“集成光学系统”，不外它所涉及的光的波长要比鬼怪打算的中涉及的光波要长。这是“集成光学系统”还未曾涉及的领域。“集成光学系统」剽项成就的意思远不是人们能够更好地寻找行星。在地球上，对于每一个家庭电脑的用户来说，这项成就都拥有非同寻常的意思；チ乃俣冉峥10万倍，以这样的速度在网上冲浪将会是多么震撼。