Kaundan[Itago][Ipakita]
Ang pisikal nga butang nga nagdumala sa mga electromagnetic wave sa optical spectrum gitawag nga optical waveguide.
Ang mga transparent nga dielectric waveguides nga gilangkuban sa plastik ug bildo, ingon man ang optical fiber, mga tipikal nga porma sa optical waveguides.
Ang spatial range diin ang kahayag mahimong mokaylap gipugngan sa usa ka optical waveguide, nga usa ka spatially inhomogeneous device para sa pagdirekta sa kahayag.
Kasagaran, ang usa ka waveguide adunay usa ka seksyon diin ang refractive index mas taas kaysa sa palibot nga medium (gitawag nga cladding).
Niini nga artikulo, atong susihon ang mga prinsipyo sa optical waveguide, pipila ka mga pananglitan, ug daghan pa.
Pasiuna sa optical waveguide
Ang sukaranan nga mga bloke sa pagtukod sa mga photonic nga aparato mao ang optical waveguides, nga nagdirekta, magtiayon, switch, divide, multiplex, ug demultiplex optical signal.
Ang paggamit sa planar nga teknolohiya, nga susama sa microelectronics, passive waveguides, electrooptic components, transmitter, receiver, ug driving electronics mahimong tanan ikombinar sa usa ka chip.
Ang paghimo sa mga himan sa waveguide nagdepende sa lainlaing mga hinungdan, lakip ang geometry, wavelength, inisyal nga pag-apod-apod sa uma, impormasyon sa materyal, ug mga kondisyon sa pagmaneho sa electrooptic, bisan pa sa kamatuoran nga ang ilang pag-andar kay kaylap nga gitun-an ug nasabtan.
Sa wala pa maghimo usa ka gadyet, kinahanglan nga i-tune ang pila ka mga parameter. Tungod kay daghan kaayong mga kahinguhaan ang gikinahanglan sa paghimo og chip, ang tukma nga pagmodelo gikinahanglan alang sa dagkong optoelectronic nga mga sirkito.
Waveguide modes, mode coupling, loss, ug gain, ingon man ang transmission sa light signals, tanan gi-simulate sa optical waveguide design.
Ang aparato sa waveguide gihulagway sa usa ka seksyon sa data sa pagsulod pinaagi sa geometry, mga hinungdan sa paghimo, ug mga kanunay nga materyal.
Ang datos sa waveguide kinahanglan nga ma-input gamit ang layout sa proyekto nga adunay software nga mahimo usab nga magdumala sa mga parameter sa paghimo.
Para sa pag-set sa numerical computations, ang pagsulod sa data naglakip usab sa laing component. Sa usa ka hingpit nga kalibutan, ang mga sistema sa pag-input magtago o magpugong sa mga detalye sa pagkalkula sa numero.
Apan tungod kay ang pagmodelo sa waveguide kanunay nga naggamit sa komplikado nga mga pamaagi sa numerical, kinahanglan nga pamilyar ka sa pipila ka mga elemento sa nagpahiping mga numero.
Ang mga photonic circuit gihimo gamit ang mga waveguide. Perpendicular sa rota ubay sa waveguide center mao ang depinisyon sa gilapdon sa waveguide, naayos man o nag-usab.
Basic Principal sa Optical waveguide
Sama sa gipakita sa hulagway, ang geometrical o ray optics nga mga konsepto mahimong gamiton aron ipaabot ang sukaranang mga ideya nga nagpaluyo sa optical waveguides.
Ang refraction mao ang proseso diin ang kahayag nga mosulod sa usa ka materyal nga adunay mas taas nga refractive index miliko paingon sa normal.
Tagda ang kaso sa kahayag nga mosulod sa bildo gikan sa hangin. Sama sa kung giunsa paglihok sa kahayag sa pikas nga paagi, gikan sa baso hangtod sa hangin, sundan ang parehas nga ruta ug nagtipas gikan sa naandan. Tungod sa simetriya sa pagbag-o sa oras, kini nagresulta. Posible nga mapa ang matag silaw sa hangin ngadto sa usa ka silaw sa baso.
Adunay usa-sa-usa nga relasyon. Apan ang pipila sa mga silaw sa kahayag sa bildo gimingaw tungod sa refraction. Ang kinatibuk-ang internal nga pagpamalandong, nga nagkupot sa nahabilin nga kahayag sa baso, mao ang mekanismo sa trabaho.
Sa usa ka anggulo sa kritikal nga anggulo, sila nahitabo sa kontak sa salamin-hangin. Sa mas sopistikado nga mga pormulasyon nga gitukod sa Green's function, kini nga mga dugang nga silaw adunay kalabotan sa usa ka mas dako nga densidad sa mga estado.
Sa usa ka dielectric waveguide, mahimo natong makuha ug idirekta ang kahayag pinaagi sa paggamit sa kinatibuk-ang internal nga pagpamalandong. Ang pula nga mga silaw sa kahayag nagpakita sa taas ug ubos nga mga ibabaw sa taas ug ubos nga mga ibabaw sa taas nga indeks.
Basta anam-anam nga moliko ang slab, mahimo kining idirekta bisan kung kini nagkurba o nagduko. Ang kahayag gigiyahan sa usa ka taas nga index glass core sa usa ka ubos nga index glass cladding sumala niining sukaranang prinsipyo sa fiber optics.
Ang operasyon sa waveguide halos gihulagway lamang sa ray optics. Alang sa usa ka full-field nga paghulagway sa usa ka dielectric waveguide, ang mga equation ni Maxwell mahimong masulbad sa analytical o numerical nga paagi.
Pananglitan sa Optical waveguide
Ang dielectric slab waveguides, nailhan usab nga planar waveguides, tingali ang labing sukaranan nga matang sa optical waveguides.
Ang arrayed waveguide gratings, acousto-optic filters, ug modulators maoy pipila lang sa on-chip device nga makagamit sa slab waveguides tungod sa kayano niini.
Ang mga slab waveguides kanunay usab nga gigamit isip mga modelo sa dulaan.
Tulo ka mga lut-od sa mga materyales, ang matag usa adunay lahi nga dielectric nga kanunay, gihiusa aron maporma ang slab waveguide, nga mahimong molugway hangtod sa hangtod sa mga direksyon nga parehas sa mga interface sa taliwala nila.
Kung ang sentral nga layer adunay mas taas nga refractive index kaysa sa gawas nga mga layer, ang kahayag anaa sa tunga nga layer pinaagi sa kinatibuk-ang internal nga pagpamalandong.
Pipila ka mga pananglitan sa 2-Dimensional waveguide
Strip waveguide
Sa panguna, ang usa ka gilis sa layer nga gipislit taliwala sa mga cladding layer mao ang naghimo sa usa ka strip waveguide.
Ang giya nga layer sa slab waveguide gipugngan sa duha ka transverse nga direksyon kaysa usa lang, nga nagresulta sa pinakasimple nga pananglitan sa usa ka rectangular waveguide. Parehong integrated optical circuits ug laser diodes naggamit rectangular waveguides.
Kanunay silang nagsilbi nga pundasyon alang sa mga optical nga bahin sama sa Mach-Zehnder interferometer ug wavelength division multiplexer. Daghang mga higayon, rectangular optical waveguides gigamit sa pagtukod sa mga lungag sa laser diodes.
Ang usa ka planar nga teknik kasagarang gigamit sa paghimo og optical waveguides nga adunay rectangular nga porma.
Rib waveguide
Sa usa ka rib waveguide, ang giya nga layer sa panguna usa ka slab nga adunay usa ka gilis (o daghang mga gilis) nga gipatong sa ibabaw niini.
Sa multi-layer rib structures, posible ang close-unity confinement ingon man ang confinement sa wave sa duha ka dimensyon sa rib waveguides.
Photonic crystal waveguide ug segmented waveguide
Ubay sa ilang agianan sa pagpadaghan, ang mga optical waveguides kasagarang magtipig kanunay nga cross-section. Kini ang sitwasyon, pananglitan, nga adunay mga strip ug rib waveguides.
Pinaagi sa paggamit sa gitawag nga Bloch modes, ang mga waveguides mahimo usab nga adunay matag karon nga mga pagbag-o sa ilang cross-section ug bisan pa nagpadala sa kahayag nga wala’y pagkawala.
Kini nga mga waveguides giklasipikar isip photonic crystal waveguides (nga adunay 2D o 3D patterning) o segmented waveguides (nga adunay 1D patterning subay sa direksyon sa propagation).
Gisulat sa laser waveguide
Ang industriya sa photonics diin ang mga optical waveguides labing mapuslanon. Ang panagsama tali sa mga de-koryenteng chip ug optical fiber nahimong posible pinaagi sa pag-set up sa mga waveguide sa 3D nga wanang.
Ang usa ka mode sa infrared nga kahayag sa mga wavelength sa telekomunikasyon mahimong ipakaylap gamit ang ingon nga mga waveguides, nga gipahimutang usab aron magdala og mga optical signal tali sa mga input ug output nga mga site nga adunay gamay nga pagkawala.
Gigamit ang optical waveguide
Sa mga komunikasyon sa microwave, pagsibya, ug mga sistema sa radar, ang waveguide usa ka electromagnetic feed line. Ang waveguide gihimo gikan sa metal nga tubo o tubo nga rectangular o cylindrical.
Ang electromagnetic field mikaylap longitudinally. Ang mga antenna sa sungay ug pinggan mao ang labing kasagaran nga aplikasyon sa waveguide.
Optical fiber—usa ba kini ka waveguide?
Ang kinatibuk-ang internal nga pagpamalandong, nga nagdumala kung giunsa ang paglihok sa optical fiber, mahimong isipon nga light waveguide.
Kung ang anggulo sa insidente mas dako kaysa sa kritikal nga anggulo, ang kinatibuk-ang internal nga pagpamalandong mahitabo kung ang usa ka nagpakaylap nga balud makasugat sa utlanan tali sa duha ka lainlaing mga materyales.
Panapos
Sa konklusyon, ang optical waveguide usa ka istruktura nga "naggiya" sa usa ka light wave pinaagi sa pagpugong niini sa pagbiyahe sa lahi nga direksyon kaysa sa gusto. Sa industriya sa medisina, ang mga optical fiber kanunay nga gigamit alang sa pagdayagnos ug therapy.
Ang flexible strand nga hinimo sa optical fibers mahimong ibutang sa baga, mga ugat sa dugo, ug ubang mga organo. Ang usa ka taas nga tubo adunay duha ka hugpong sa optic fiber sulod sa usa ka endoscope, usa ka medikal nga himan.
Ang usa ka detalyado nga hulagway gihimo pinaagi sa pagdirekta sa kahayag ngadto sa tisyu nga gisulayan sa usa ka bundle samtang nakadawat og kahayag nga makita gikan niini sa laing bundle. Ang mga endoscope mahimong himoon aron masusi ang pipila ka bahin sa lawas o mga lutahan, sama sa mga tuhod.
Leave sa usa ka Reply