打開電視機,可以看到一種長方體元件,人們習慣地稱它為集成塊。它是一種集成電路,就是把二極管、三極管、電阻和電容什麽的都製作在一塊很小的矽片上,並把這些元件按照一定要求互相連接起來,構成一塊不可分割的、具有一定功能的完整電路。現代的“集成塊”,在一塊大規模集成電路矽片上集成有幾萬個元件,在一塊超大規模集成電路上則包含有10萬個以上元件。

    人們從集成電路得到啟示,20世紀60年代末,將同集成電路相類似的技術應用到光學領域裏來,便產生了集成光路的概念,並出現了一門研究集成光路理論、製造和應用的新學科——集成光學。

    集成光學元件是什麽樣子?集成光路又是怎樣構成的呢?

    我們還是從日常生活中最熟悉的“光學儀器”談起吧。人的眼睛近視了,需要配一副近視鏡;上了年紀,做活時就得求助老花鏡幫忙;洗完了臉,要到鏡子跟前照一照;看軍用地圖,常常要請放大鏡來配合……這些眼鏡、鏡子和放大鏡就是最簡單的光學元件,它們同光源(太陽或電燈)和眼睛一起構成了光路係統。近視鏡,是一種中間薄而邊緣厚的玻璃片,叫做凹透鏡,它有使光線發散和縮小景物的功能;老花鏡和放大鏡,是一種中間厚而邊緣薄的玻璃片,叫做凸透鏡,它有使光線會聚和放大景物的功能;鏡子,是背麵塗了水銀的玻璃片,叫做反射鏡,它有反射光線和折轉光路的作用。這些,都是製造光學儀器的光學零件。不過,在各種各樣的光學儀器裏,所采用的許許多多的凸透鏡、凹透鏡的材料、表麵的曲率和厚度都是各不相同的。為了獲得各種不同的性能和成像的光學係統,使儀器能滿足使用上的需要,光學工廠裏設計製造的凸透鏡和凹透鏡是多種多樣的,而且常常是把幾個鏡片膠合起來或者用幾片透鏡構成一組,以改善成像質量。反射鏡也有各式各樣的,而且在許多情況下采用棱鏡代替平麵鏡來折轉光路。此外,在製造光學儀器過程中,還采用許多其他光學零件,如供瞄準用的帶十字線或標尺的玻璃片——分劃板,供測量讀數用的帶有度、分、秒刻度的玻璃片——度盤、分盤和秒盤。采用這些光學零件,就可以構成各式各樣的光學係統,製成各種類型的光學儀器,諸如工廠檢查員用以檢查工件質量的大型工具顯微鏡,邊防戰士用以瞄準敵人坦克的火箭筒瞄準鏡,農業技術人員用以觀察昆蟲麵目的生物顯微鏡,醫院外科醫生用以縫合患者血管的手術顯微鏡,天文學家用以探索宇宙秘密的天文望遠鏡,公安人員用以鑒別作案人指紋的雙物鏡比較顯微鏡,電影院裏的電影放映機,公園裏為遊人留下幸福微笑的照相機……各種各樣的光學儀器和設備,在工業、農業、軍事、科研及日常生活的各個方麵,為人類做出了許許多多的貢獻,是人們從事現代化建設的得力助手。

    一台光學儀器,常常有幾個、幾十個以至幾百個玻璃製成的光學零件,而且還要有固定、支承、調節這些光學零件並構成儀器整體的大量金屬零部件。這樣,一台光學儀器,小的有幾公斤重,大的就要上噸重了。此外,還有一些光學儀器采用巨大的光具座,以及防震和恒溫濕等設備,那就更加龐大笨重了。

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