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§第一 小小光路本事大（第2页）

通过控制薄膜厚度、波导宽度和波导与周围介质之间的折射率之差形成的各种波导，都具有独特的结构和传播速度，因而有不同的功能。

例如，在薄膜上做成一个凸透镜形状的膜层宽厚的区域，当光波通过时，光速在这个区域随着膜层增厚而减慢，因而产生光束的会聚作用，成为薄膜凸透镜，反之，在薄膜上做成一个凹透镜形状的膜层窄薄的区域，当光波通过时，光速在这个区域随着膜层的减薄而加快，因而产生光束的发散作用，成为薄膜凹透镜，这种薄膜透镜，就好象是从普通光学透镜上切下的一个薄片。

同样的，也可以制成薄膜棱镜，采取这样的方式，还可以制成薄膜激光器、薄膜调制器、薄膜滤波器、薄膜偏振器、薄膜光开关、薄膜探测器等有源光电子器件，彼此以薄膜耦合器和薄膜波导等无源器件连接起来，从而构成一种具有一定功能的完整的微型光学系统。

将所需要的几种器件都做在同一块公共的衬底基片上面，就成为单片集成光路；而将多种器件制作在不同材料衬底上面，然后再外接到一起，则成为混合集成光路。

集成光路的一个实例。

这样，就实现了光路系统的微型化，就象集成电路那样，整个光路系统只有一个手指甲那么大。

在集成光路系统中，没有很大光程的空气间隔，没有各种光学玻璃制成的光学零件及安装固定这些光学零件用的大量金属零部件，也不需要精密调节机构和许多电气装置，一句话，集成光路与普通光学系统完全不同，它以崭新的面貌出现。

因此，集成光路系统比起普通光学系统来，具有许多的优点，它体积小、重量轻、功耗低。

效率高，易于屏蔽与绝缘，性能稳定而可靠，使用轻便又经济，有利于制作大规模的光电子系统。

集成光学具有普通光学和电子学都无法比拟的优越性，因而引起人们的极大重视。

集成光路在光纤通讯、光计算机、信息处理、图象显示和文件图片扫描等方面，都有重要的实际应用和广阔的发展前景。

就以光通讯为例来说吧。

在前一章里已经讲过，采用激光光波作为信号载波，并通过光学纤维传输而实现光通讯，其通讯容量是非常大的，可同时传送上百亿话路或上千万套电视节目，而且还具有不怕窃听、不受干扰、不需要有色金属等无线电通信所不可能有的优点。

能够实现光通讯，那该多好啊！

近十几年来，光通讯发展极为迅速，许多中、短距离的光纤通讯系统已经在使用。

但是，目前的光纤通讯系统，所传送的声音和图象都需要在发送端、接收端和中继部分进行电一光和光一电的变换，因为这些设备还都是电子电气的设备，也就是说，这样的通讯系统还是光和电的混合系统，其传输容量和传输距离都受到一定的限制。

然而，集成光路技术一旦突破，可以制成米粒那么大小的中继器，传送的声音和图象经过光扫描和连续化，或用声一光变换器直接将声音变成光信号而通过光纤传输，加之中继距离扩大和光学纤维光能损耗降低，则可以实现远距离、大容量的全光通讯系统。

从目前发展来看，伴随着光学纤维优异材料的不断研制成功，拉制光学纤维的工艺也不断改进，通讯用的光学纤维的性能正在不断提高。

光学纤维的关键问题在于能量损耗，其1967年为1000分贝公里，1970年为20分贝公里；1972年为4分贝公里，1974年为1分贝公里。

近年来，已研制出损耗小到0.47分贝公里的光学纤维，如果能够达到损耗低于0.2分贝公里，那么，光纤通讯技术必将发生重大变化。

同时，集成光路的研究、试验也正在不断取得新的成果，几年内将会取得重大的突破，在集成光路通讯设备方面必然有所成就。

这样，以激光信号代替电信号，以光学纤维和集成光路代替电缆和电子设备的时代即将到来。

到那时，通信卫星发射回来的极其大量的信息，就可以通过地面站迅速地传送到四面八方。

科学家预计，到本世纪九十年代初，这样的长距离、大容量的全光通讯系统就可以变为现实。

目前，集成光学还处在早期发展阶段，集成光学器件和集成光路都还是一些雏型，在功能、寿命、体积等各方面都还达不到要求，要制成能够实用的、一定规模的集成光路，还需要一段时间。

尽管如此，集成光学却已经显示出其强大的生命力，给人们带来了极其美好的希望。

因此，许多国家都在集成光学研究方面投入了很大力量。

集成光路，这个小小的“集体”

是很有吸引人的魅力的。

在未来的人类事业中，集成光路和集成电路将争芳斗艳，为人类建树奇功。