集成光學(xué)的概念是1969年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的Miller博士提出的。集成光學(xué)是在光電子學(xué)和微電子學(xué)基礎(chǔ)上，采用集成方法研究和發(fā)展光學(xué)器件和混合光學(xué)電子學(xué)器件系統(tǒng)的一門(mén)新的學(xué)科。集成光學(xué)的理論基礎(chǔ)是光學(xué)和光電子學(xué)，涉及波動(dòng)光學(xué)與信息光學(xué)、非線性光學(xué)、半導(dǎo)體光電子學(xué)、晶體光學(xué)、薄膜光學(xué)、導(dǎo)波光學(xué)、耦合模與參量作用理論、薄膜光波導(dǎo)器件和體系等多方面的現(xiàn)代光學(xué)內(nèi)容；其工藝基礎(chǔ)則主要是薄膜技術(shù)和微電子工藝技術(shù)。集成光學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，除了光纖通信、光纖傳感技術(shù)、光學(xué)信息處理、光計(jì)算機(jī)與光存儲(chǔ)等之外，還有其他領(lǐng)域，如材料科學(xué)研究、光學(xué)儀器、光譜研究等。

一、集成光學(xué)優(yōu)點(diǎn)

1.與離散光學(xué)器件系統(tǒng)的比較

離散光學(xué)器件是將體型光學(xué)器件固定在大型的平臺(tái)或光具座上，構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的大小大約是1m2的數(shù)量級(jí)，光束的粗細(xì)大約為1cm的程度。除了體積龐大之外，組裝、調(diào)整也比較困難。集成光學(xué)系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

①.光波在光波導(dǎo)中傳播，光波容易控制和保持其能量。

②.集成化帶來(lái)的穩(wěn)固定位。如上所述，集成光學(xué)期待在同一塊襯底上制作若干個(gè)器件，因而不存在離散光學(xué)器件所具有的組裝問(wèn)題，這樣就可以保持穩(wěn)定的組合，從而它對(duì)振動(dòng)和溫度等環(huán)境因素的適應(yīng)性也比較強(qiáng)。

③.器件尺寸和相互作用長(zhǎng)度縮短；相關(guān)的電子器件的工作電壓也較低。

④.功率密度高。沿波導(dǎo)傳輸?shù)墓獗幌拗圃讵M小的局部空間，導(dǎo)致較高的光功率密度，容易達(dá)到必要的器件工作閾值和利用非線性光學(xué)效應(yīng)工作。

⑤.集成光學(xué)器件一般集成在厘米尺度的襯底上，其體積小，重量輕。

2.與集成電路的比較

光集成的優(yōu)點(diǎn)可以分為兩個(gè)方面，其一是用集成光學(xué)體系（集成光路）代替集成電子體系（集成電路）；其二則與導(dǎo)光波的光學(xué)纖維和介質(zhì)平面光波導(dǎo)代替電線或者同軸電纜傳輸信號(hào)有關(guān)。

在集成光路上，各光學(xué)元件形成在一個(gè)晶片襯底上，用襯底內(nèi)部或表面上形成的光波導(dǎo)連接起來(lái)。采用類似于半導(dǎo)體集成電路的方法，把光學(xué)元件以薄膜形式集成在同一襯底上的集成光路，是解決原有光學(xué)系統(tǒng)小型化和提高整體性能問(wèn)題的重要途徑。這樣的集成器件具有體積小、性能穩(wěn)定可靠、效率高、功耗低，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

總的來(lái)說(shuō)，用集成光路代替集成電路的優(yōu)點(diǎn)包括帶寬增加，波分復(fù)用，多路開(kāi)關(guān)，耦合損耗小，尺寸小，重量輕，功耗小，成批制備經(jīng)濟(jì)性好，可靠性高等。由于光和物質(zhì)的多種相互作用，還可以在集成光路的構(gòu)成中，利用諸如光電效應(yīng)、電光效應(yīng)、聲光效應(yīng)、磁光效應(yīng)、熱光效應(yīng)等多種物理效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)新型的器件功能。

二、集成光學(xué)研究應(yīng)用

集成光學(xué)在工業(yè)、軍事、經(jīng)濟(jì)等各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)都有廣泛的應(yīng)用，但主要應(yīng)用在以下幾方面：

1.通信與光網(wǎng)絡(luò)

光集成器件是實(shí)現(xiàn)高速率大容量光通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵硬件，包括高速響應(yīng)集成激光源、波導(dǎo)光柵陣列密集波分復(fù)用器、窄帶響應(yīng)集成光電探測(cè)器、路由選擇的波長(zhǎng)變換器、快速響應(yīng)光開(kāi)關(guān)矩陣、低損耗多址波導(dǎo)分束器等。

2.光子計(jì)算機(jī)

所謂光子計(jì)算機(jī)，就是利用光作為信息的傳遞媒體的計(jì)算機(jī)。光子屬玻色子，不帶電荷，光束可以平行或交叉通過(guò)而不相互影響，具有先天的巨平行處理能力。光子計(jì)算機(jī)還有信息存儲(chǔ)量大、抗干擾能力強(qiáng)、對(duì)環(huán)境條件要求低、容錯(cuò)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。而光子計(jì)算機(jī)的最基本的功能元件就是集成光開(kāi)關(guān)和集成光邏輯元件。

3.其他方面的應(yīng)用，如光信息處理器、光纖傳感器、光纖光柵傳感器、光纖陀螺等。