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§第一 小小光路本事大（第1页）

§第一节小小光路本事大

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联想是思维的翅膀。

科学的长空广阔无垠，我们应该展开联想这个翅膀，自由地翱翔。

现代科学的各个领域、各个分支都不是孤立的，而是相互影响、相互渗透、相互联系的……联想，会将思维带到一个新的科学境界！

集成电路是大家都熟知的。

它是将晶体三极管、二极管、电阻和电容等电路基本元件都制作在一块很小的硅片上，并利用扩散和蒸发金属的办法，将这些元件按照一定要求互相连接起来，构成一块不可分割的具有一定功能的完整电路。

在这样一块集成电路基片上，包含有几十个元件（小规模）到几万个元件（大规模）。

自从1960年世界上第一块集成电路在美国诞生以来，集成电路已经经历了小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路三代的发展历程，正在向包含有10万个以上元件的超大规模集成电路进军。

人们从集成电路得到启示，六十年代末，将同集成电路相类似的技术应用到光学领域里来，于是，便产生了集成光路的概念，并且出现了一门研究集成光路理论、制造和应用的新学科——集成光学。

集成光学元件是什么样子？集成光路又是怎样构成的呢？

我们还是从日常生活中最熟悉的“光学仪器”

谈起吧。

人的眼睛近视了，需要配一副近视镜；上了年纪，做活时就得求助老花镜帮忙；洗完了脸，要到镜子跟前照一照；看军用地图，常常要请放大镜来配合……这些眼镜、镜子和放大镜就是最简单的光学元件，它们同光源（太阳或电灯）和眼睛一起构成了光路系统。

近视镜，是一种中间薄而边缘厚的玻璃片，即凹透镜，它有缩小景物和使光线发散的功能；花镜和放大镜，是一种中间厚而边缘薄的玻璃片，即凸透镜，它有放大景物和使光线会聚的功能；镜子，是背面涂了水银的玻璃片，即反射镜，它有反射光线和折转光路的作用。

这些，都是制造光学仪器的光学零件。

不过，由于各种各样的光学仪器结构，它们所采用的许许多多的凸透镜、凹透镜的材料、表面曲率和厚度等参数也都各不相同。

为了获得各种不同的性能和成象的光学系统，以使仪器能满足使用上的需要，设计制造的凸透镜和凹透镜是多种多样的，而且常常是将几个镜片胶合起来或者用几片透镜构成一组，以改善成象质量。

反射镜也有各式各样的，而且在许多情况下采用棱镜代替平面镜来折转光路。

此外，在光学仪器制造中，还有许多其它光学零件，如供瞄准用带十字线或标尺的玻璃片——分划板，供测量读数用的带有度、分、秒刻度的玻璃片——度盘、分盘和秒盘。

采用这些光学零件，就可以构成各式各样的光学系统，制成各种类型的光学仪器，诸如工厂检查员用以检查工件质量的大型工具显微镜，边防战士们用以瞄准敌人坦克的火箭筒瞄准镜，技术人员用以洞察昆虫面目的生物显微镜，医院外科医生用以缝合患者血管的手术显微镜，天文学家用以探索宇宙秘密的天文望远镜，公安人员用以鉴别作案人指纹的双物镜比较显微镜，电影院里的电影放映机，公园里为情侣们留下幸福微笑的照相机……各种各样的光学仪器和设备，在工业、农业、军事、科研及日常生活的各个方面，为人类作出了许许多多的贡献，是人们从事现代化建设的得力助手。

一台光学仪器，常常有几个、几十个以至几百个玻璃制成的光学零件，而且还要有固定、支承、调节这些光学零件并构成仪器整体的大量的金属零部件。

这样，一台光学仪器，小的有几斤重，大的就要上吨重了。

此外，还有一些光学仪器采用巨大的光具座，以及防震和恒温恒湿等设备，那就更加庞大笨重了。

由于这个缘故，光学仪器的应用受到了限制，不能适应日益广泛的需要。

光学零件和光路系统能不能微型化呢？完全能。

不过，集成光学元器件的制作，集成光路的构成，与普通的光学零部件和光路系统是不同的。

集成光路是以薄膜形式构成的微型光学系统。

在这样的系统中，采用名叫溶液淀积、化学蒸汽淀积、溅射淀积、蒸发、扩散和外延生长等特殊技术方法，将具有发光、放大、逻辑、调制、耦合、传输等功能的器件都制成薄膜波导形式，而光波是作为导引波被限制在介质薄膜中传播的。