Mündəricat[Gizlət][Göstər]
Optik spektrdə elektromaqnit dalğalarını istiqamətləndirən fiziki obyekt optik dalğa ötürücü adlanır.
Plastik və şüşədən, eləcə də optik lifdən ibarət şəffaf dielektrik dalğa ötürücüləri optik dalğa ötürücülərinin tipik formalarıdır.
İşığın yayıla biləcəyi məkan diapazonu işığı istiqamətləndirmək üçün məkan baxımından qeyri-bərabər bir cihaz olan optik dalğa ötürücü ilə məhdudlaşdırılır.
Tipik olaraq, bir dalğa ötürücüsünün qırılma indeksinin ətraf mühitdən daha yüksək olduğu bir bölmə var (örtmə adlanır).
Bu yazıda biz optik dalğa qurğusunun prinsiplərini, bəzi nümunələri və daha çoxunu araşdıracağıq.
Optik dalğa qurğusuna giriş
Fotonik cihazların əsas tikinti blokları optik siqnalları yönləndirən, birləşdirən, dəyişdirən, bölmək, multipleks və demultipleks edən optik dalğa ötürücüləridir.
Mikroelektronikaya bənzəyən planar texnologiyadan istifadə edərək, passiv dalğa ötürücüləri, elektrooptik komponentlər, ötürücülər, qəbuledicilər və sürücülük elektronikası hamısı bir çipdə birləşdirilə bilər.
Dalğa yönləndirici qurğuların işləməsi geniş şəkildə öyrənilməsinə və başa düşülməsinə baxmayaraq, həndəsə, dalğa uzunluğu, sahənin ilkin paylanması, material məlumatları və elektrooptik hərəkət şərtləri daxil olmaqla müxtəlif amillərdən asılıdır.
Gadget etməzdən əvvəl müəyyən parametrləri tənzimləmək lazımdır. Çip yaratmaq üçün çoxlu resurs tələb olunduğundan, geniş miqyaslı optoelektronik sxemlər üçün dəqiq modelləşdirmə vacibdir.
Dalğa bələdçi rejimləri, rejimin birləşməsi, itkisi və qazancı, eləcə də işıq siqnallarının ötürülməsi optik dalğa ötürücü dizaynında simulyasiya edilir.
Dalğa ötürücü cihazı həndəsə, istehsal amilləri və material sabitləri ilə giriş məlumatlarının bir hissəsində təsvir edilmişdir.
Dalğa bələdçisi məlumatları istehsal parametrlərini də idarə edə bilən proqram təminatı ilə layihə planından istifadə etməklə daxil edilməlidir.
Rəqəmsal hesablamaların qurulması üçün verilənlərin daxil edilməsinə başqa komponent də daxildir. Mükəmməl bir dünyada giriş sistemləri ədədi hesablamanın xüsusiyyətlərini gizlədəcək və ya məhdudlaşdıracaqdı.
Lakin dalğa bələdçisinin modelləşdirilməsi tez-tez mürəkkəb ədədi prosedurlardan istifadə etdiyi üçün siz əsas rəqəmlərin bəzi elementləri ilə tanış olmalısınız.
Fotonik sxemlər dalğa ötürücülərindən istifadə etməklə qurulur. Dalğa bələdçisinin mərkəzi boyunca marşruta perpendikulyar, sabit və ya dəyişən dalğa ötürücüsünün eninin tərifidir.
Optik dalğa ötürücüsünün əsas prinsipi
Şəkildə göstərildiyi kimi, həndəsi və ya şüa optika anlayışları optik dalğa ötürücülərinin əsasını təşkil edən fundamental fikirləri çatdırmaq üçün istifadə edilə bilər.
Refraksiya daha yüksək sınma indeksinə malik olan materiala daxil olan işığın normala doğru əyilməsi prosesidir.
İşığın havadan şüşəyə daxil olması halını nəzərdən keçirək. Şüşədən havaya digər tərəfə hərəkət edən işığın eyni marşrutu izləməsi və adi haldan kənara çıxması kimi. Zamanın tərsinə simmetriyasına görə bu, nəticələnir. Havadakı hər bir şüanı şüşədəki bir şüa ilə müqayisə etmək mümkündür.
Bir-bir əlaqə mövcuddur. Amma şüşədəki işıq şüalarının bəziləri sınma səbəbindən qaçırılır. Şüşədə qalan işığı tutan tam daxili əksetmə işdə olan mexanizmdir.
Kritik bucaq üzərində bucaq altında, onlar şüşə-hava təması üzərinə düşürlər. Qrin funksiyası əsasında qurulmuş daha mürəkkəb formulalarda bu əlavə şüalar vəziyyətlərin daha böyük sıxlığı ilə əlaqələndirilir.
Dielektrik dalğa bələdçisində biz tam daxili əksdən istifadə edərək işığı tuta və istiqamətləndirə bilərik. Qırmızı işıq şüaları yüksək indeksli mühitin yuxarı və aşağı səthlərini əks etdirir.
Plitə tədricən əyildiyi müddətcə, əyildikdə və ya əyildikdə belə istiqamətləndirilə bilər. İşıq fiber optikadakı bu əsas prinsipə uyğun olaraq aşağı indeksli şüşə örtükdə yüksək indeksli şüşə nüvəsi boyunca istiqamətləndirilir.
Dalğa bələdçisinin işi yalnız şüa optikası ilə təqribən təsvir olunur. Dielektrik dalğa ötürücüsünün tam sahə təsviri üçün Maksvell tənlikləri analitik və ya ədədi yolla həll edilə bilər.
Optik dalğa bələdçisinin nümunəsi
Planar dalğa bələdçiləri kimi də tanınan dielektrik plitə dalğa qurğuları, bəlkə də ən əsas optik dalğa ötürücüləridir.
Dizilənmiş dalğa bələdçi barmaqlıqları, akusto-optik filtrlər və modulyatorlar sadəliyinə görə plitə dalğa bələdçilərindən istifadə edə bilən çipdə olan bir neçə cihazdır.
Plitənin dalğa kılavuzları da tez-tez oyuncaq modelləri kimi istifadə olunur.
Hər biri fərqli dielektrik sabitliyə malik olan üç material təbəqəsi birləşərək aralarındakı interfeyslərə paralel istiqamətlərdə qeyri-müəyyən müddətə uzana bilən plitənin dalğa ötürücüsünü meydana gətirir.
Mərkəzi təbəqə xarici təbəqələrdən daha yüksək sınma indeksinə malikdirsə, işıq tam daxili əks olunmaqla orta təbəqədə olur.
2-ölçülü dalğa ötürücüsünün bəzi nümunələri
Strip dalğa bələdçisi
Əsasən, örtük təbəqələri arasında sıxılmış təbəqənin bir zolağı zolaq dalğa bələdçisini təşkil edir.
Plitənin dalğa bələdçisinin istiqamətləndirici təbəqəsi sadəcə bir deyil, hər iki eninə istiqamətdə məhdudlaşdırılır, nəticədə düzbucaqlı dalğa ötürücüsünün ən sadə nümunəsi yaranır. Həm inteqrasiya olunmuş optik sxemlər, həm də lazer diodları düzbucaqlı dalğa ötürücülərindən istifadə edir.
Onlar tez-tez Mach-Zehnder interferometrləri və dalğa uzunluğu bölgüsü multipleksorları kimi optik hissələrin təməli kimi xidmət edir. Çox vaxt düzbucaqlı optik dalğa ötürücüləri lazer diodlarının boşluqlarını qurmaq üçün istifadə olunur.
Düzbucaqlı formalı optik dalğa bələdçiləri yaratmaq üçün adətən planar texnika istifadə olunur.
Qabırğa dalğa bələdçisi
Bir qabırğa dalğa bələdçisində, istiqamətləndirici təbəqə, mahiyyətcə, üstündə bir zolaq (və ya bir neçə zolaq) olan bir plitədir.
Çox qatlı qabırğa strukturlarında, qabırğa dalğa ötürücülərində dalğanın iki ölçüdə məhdudlaşdırılması ilə yanaşı, birliyə yaxın məhdudlaşdırma da mümkündür.
Fotonik kristal dalğa qurğusu və seqmentli dalğa ötürücü
Yayılma yolu boyunca optik dalğa ötürücüləri normal olaraq sabit kəsiyi saxlayırlar. Bu, məsələn, zolaq və qabırğa dalğa bələdçilərində vəziyyətdir.
Bloch adlanan rejimlərdən istifadə edərək, dalğa bələdçiləri də kəsiyində dövri dəyişikliklərə malik ola bilər və bununla belə işığı heç bir itkisiz ötürə bilər.
Bu dalğa ötürücüləri fotonik kristal dalğa bələdçiləri (2D və ya 3D naxışlı) və ya seqmentli dalğa bələdçiləri (yayılma istiqaməti üzrə 1D naxışlı) kimi təsnif edilir.
Lazerlə yazılmış dalğa ötürücü
Fotonik sənayesi optik dalğa ötürücülərinin ən faydalı olduğu yerdir. Elektrik çipləri və optik liflər arasında inteqrasiya 3D məkanında dalğa ötürücülərinin qurulması ilə mümkün olur.
Telekommunikasiya dalğa uzunluqlarında infraqırmızı işığın vahid rejimi, giriş və çıxış yerləri arasında optik siqnalları çox az itki ilə daşımaq üçün qurulan belə dalğa ötürücülərindən istifadə etməklə yayıla bilər.
Optik dalğa ötürücü istifadə edir
Mikrodalğalı rabitə, yayım və radar sistemlərində dalğa bələdçisi elektromaqnit ötürmə xəttidir. Dalğa bələdçisi düzbucaqlı və ya silindrik bir metal borudan və ya borudan hazırlanır.
Elektromaqnit sahəsi uzunlamasına yayılır. Buynuz və çanaq antenalar ən tipik dalğa ötürücü tətbiqləridir.
Optik lif - bu dalğa bələdçisidirmi?
Optik lifin necə işlədiyini tənzimləyən ümumi daxili əksi işıq dalğası kimi düşünmək olar.
Əgər düşmə bucağı kritik bucaqdan böyükdürsə, yayılan dalğa iki fərqli material arasındakı sərhədlə qarşılaşdıqda ümumi daxili əksetmə baş verir.
Nəticə
Nəticə olaraq, optik dalğa bələdçisi işıq dalğasının istədiyindən fərqli bir istiqamətdə hərəkət etməsinə mane olaraq onu “yol göstərən” bir quruluşdur. Tibb sənayesində optik liflər həm diaqnoz, həm də müalicə üçün tez-tez istifadə olunur.
Optik liflərdən hazırlanmış çevik iplər ağciyərlərə, qan damarlarına və digər orqanlara yerləşdirilə bilər. Bir uzun boru endoskopun, tibbi cihazın içərisində iki optik lif dəstini saxlayır.
İşığın bir paketdə yoxlanılan toxumaya yönəldilməsi, digər paketdə isə ondan əks olunan işığın alınması ilə ətraflı şəkil yaradılır. Bədənin müəyyən hissələrini və ya oynaqlarını, məsələn, dizləri yoxlamaq üçün endoskoplar edilə bilər.
Cavab yaz