Enhavtabelo[Kaŝi][Montri]
Fizika objekto kiu direktas elektromagnetajn ondojn en la optika spektro estas nomita optika ondgvidilo.
Travideblaj dielektrikaj ondgvidiloj kunmetitaj de plasto kaj vitro, same kiel optika fibro, estas tipaj formoj de optikaj ondgvidiloj.
La spaca intervalo en kiu lumo povas disvastigi estas limigita per optika ondgvidisto, kio estas space nehomogena aparato por direkti lumon.
Tipe, ondgvidisto havas sekcion kie la refrakta indico estas pli alta ol la ĉirkaŭa medio (nomita tegaĵo).
En ĉi tiu artikolo, ni ekzamenos la principojn de la optika ondgvidilo, kelkajn ekzemplojn kaj multe pli.
Enkonduko al optika ondgvidilo
La fundamentaj konstrubriketoj de fotonaj aparatoj estas optikaj ondgvidiloj, kiuj direktas, kunligas, ŝanĝas, disigas, multipleksas kaj malmultipleksajn optikajn signalojn.
Uzante planar teknologion, kiu estas simila al mikroelektroniko, pasivaj ondgvidistoj, elektrooptikaj komponentoj, dissendiloj, riceviloj kaj veturanta elektroniko povas ĉiuj esti kombinitaj sur ununura blato.
La agado de ondgvidilaj aparatoj dependas de diversaj faktoroj, inkluzive de geometrio, ondolongo, komenca kampa distribuo, materialaj informoj kaj elektrooptikaj veturkondiĉoj, malgraŭ la fakto ke ilia funkciado estis vaste studita kaj komprenita.
Antaŭ ol fari aparaton, iuj parametroj devas esti agorditaj. Ĉar tiom da rimedoj necesas por krei blaton, preciza modeligado estas esenca por grandskalaj optoelektronikaj cirkvitoj.
Ondogvidreĝimoj, reĝimkuplado, perdo kaj gajno, same kiel la dissendo de lumsignaloj, estas ĉiuj simulitaj en optika ondgviddezajno.
La ondgvidila aparato estas priskribita en unu sekcio de la enirdatenoj memstare geometrio, produktadfaktoroj, kaj materialkonstantoj.
La ondgviddatenoj devus ideale esti enigitaj uzante projektan aranĝon kun programaro kiu ankaŭ povas administri produktadajn parametrojn.
Por fiksi nombrajn komputojn, enigi datumojn ankaŭ inkluzivas alian komponenton. En perfekta mondo, enigsistemoj kaŝus aŭ limigus la specifaĵojn de la nombra komputado.
Sed ĉar ondgvidmodelado ofte uzas kompleksajn nombrajn procedurojn, vi devas koni iujn elementojn de la subaj ciferoj.
Fotonaj cirkvitoj estas konstruitaj uzante ondgvidilojn. Perpendikulara al la itinero laŭ la ondgvidcentro estas la difino de la larĝo de ondgvidisto, ĉu fiksa aŭ ŝanĝanta.
Baza Ĉefo de Optika Ondgvidilo
Kiel montrite en la bildo, geometriaj aŭ radiaj optikaj konceptoj povas esti utiligitaj por peri la fundamentajn ideojn subtenantajn optikaj ondgvidiloj.
Refrakto estas la procezo per kiu lumo kiu eniras materialon havantan pli altan refraktan indicon fleksas al la normalo.
Konsideru la kazon de lumo eniranta vitron de la aero. Simile al kiel lumo moviĝanta alidirekte, de vitro al aero, sekvas la saman vojon kaj devias de la kutima. Pro temp-inversa simetrio, tio rezultas. Eblas mapi ĉiun radion en la aero al radio en la vitro.
Unu-al-unu rilato ekzistas. Sed kelkaj el la lumradioj en la vitro estas maltrafitaj pro refrakto. Tuta interna reflektado, kiu kaptas la restantan lumon en la vitro, estas la mekanismo en laboro.
Laŭ angulo super la kritika angulo, ili okazas sur la vitro-aera kontakto. En pli sofistikaj formuliĝoj konstruitaj sur la funkcio de Green, tiuj kromaj radioj korelacias al pli granda denseco de ŝtatoj.
En dielektrika ondgvidilo, ni povas kapti kaj direkti la lumon uzante totalan internan reflektadon. Ruĝaj lumradioj reflektas de la supraj kaj malsupraj surfacoj de la alta indeksa mediumo.
Dum la slabo fleksiĝas laŭgrade, ĝi povas esti direktita eĉ kiam ĝi kurbiĝas aŭ fleksiĝas. Lumo estas gvidata laŭ alta indeksa vitra kerno en pli malalta indeksa vitra tegaĵo laŭ ĉi tiu fundamenta principo en optika fibro.
Ondgvidoperacio estas nur malglate prezentita per radiooptiko. Por plenkampa priskribo de dielektrika ondgvidilo, la ekvacioj de Maxwell povas esti solvitaj analize aŭ nombre.
Ekzemplo de Optika ondgvidilo
Dielektraj slabaj ondgvidiloj, ankaŭ konataj kiel ebenaj ondgvidistoj, eble estas la plej baza speco de optikaj ondgvidiloj.
Aranĝigitaj ondgvidilaj kradoj, akusto-optikaj filtriloj kaj moduliloj estas nur kelkaj sur-blataj aparatoj kiuj povas uzi slabajn ondgvidilojn pro sia simpleco.
Slab-ondgvidistoj ankaŭ estas ofte utiligitaj kiel ludilmodeloj.
Tri tavoloj de materialoj, ĉiu havanta klaran dielektrikan konstanton, estas kombinitaj por formi la slabondgvidilon, kiu povas etendi senfine en indikoj paralelaj al la interfacoj inter ili.
Se la centra tavolo havas pli altan refraktan indicon ol la eksteraj tavoloj, lumo estas enhavita en la meza tavolo tra totala interna reflektado.
Kelkaj ekzemploj de la 2-Dimensia ondgvidilo
Strio ondgvidilo
Esence, strio de la tavolo kiu estas kunpremita inter tegaĵotavoloj estas kio konsistigas strion ondgvidilon.
La gvida tavolo de la slaba ondgvidisto estas limigita en ambaŭ transversaj indikoj prefere ol simple unu, rezultigante la plej simplan ekzemplon de rektangula ondgvidisto. Kaj integraj optikaj cirkvitoj kaj laserdiodoj utiligas rektangulajn ondgvidilojn.
Ili ofte funkcias kiel la fundamento por optikaj partoj kiel ekzemple Mach-Zehnder-interferometroj kaj ondolongaj dividaj multipleksiloj. Multajn fojojn, rektangulaj optikaj ondgvidiloj estas uzataj por konstrui la kavaĵojn de laseraj diodoj.
Ebena tekniko kutimas tipe krei optikajn ondgvidilojn kun rektangula formo.
Rib ondgvidilo
En ripa ondgvidisto, la gvida tavolo estas esence slabo kun strio (aŭ multoblaj strioj) supermetitaj sur ĝi.
En plurtavolaj ripstrukturoj, preskaŭ-unueca enfermo estas ebla same kiel enfermo de la ondo en du dimensioj en ripaj ondgvidistoj.
Fotonika kristala ondgvidilo kaj segmentita ondgvidilo
Laŭ ilia disvastigpado, optikaj ondgvidiloj normale konservas konstantan sekcon. Ĉi tiu estas la situacio, ekzemple, kun strio- kaj ripaj ondgvidistoj.
Uzante tielnomitajn Bloch-reĝimojn, ondgvidistoj ankaŭ povas havi periodajn variojn en sia sekco kaj tamen elsendi lumon sen iu perdo.
Tiuj ondgvidiloj estas klasifikitaj kiel fotonaj kristalaj ondgvidistoj (kun 2D aŭ 3D strukturizado) aŭ segmentitaj ondgvidistoj (kun 1D strukturizado laŭ la direkto de disvastigo).
Laser-surskribita ondgvidilo
La fotonika industrio estas kie optikaj ondgvidiloj estas plej utilaj. Integriĝo inter elektraj blatoj kaj optikaj fibroj fariĝas ebla per starigado de la ondgvidiloj en 3D-spaco.
Ununura reĝimo de infraruĝa lumo ĉe telekomunikaj ondolongoj povas esti disvastigita uzante tiajn ondgvidilojn, kiuj ankaŭ estas starigitaj porti optikajn signalojn inter enigaĵo- kaj produktaĵejoj kun ekstreme malgranda perdo.
Uzoj de optika ondgvidilo
En mikroondkomunikadoj, dissendado, kaj radarsistemoj, ondgvidisto estas elektromagneta furaĝlinio. Ondgvidilo estas farita el metala tubo aŭ tubo kiu estas rektangula aŭ cilindra.
La elektromagneta kampo disvastiĝas laŭlonge. Kornaj kaj telerantenoj estas la plej tipaj ondgvid-aplikoj.
Optika fibro - ĉu ĝi estas ondgvidilo?
Totala interna reflektado, kiu regas kiel optika fibro funkcias, povas esti opiniita kiel malpeza ondgvidilo.
Se la angulo de incidenco estas pli granda ol la kritika angulo, totala interna reflektado okazas kiam disvastiĝanta ondo renkontas la limon inter du malsamaj materialoj.
konkludo
Konklude, optika ondgvidilo estas strukturo kiu "gvidas" luman ondon malhelpante ĝin vojaĝi en malsama direkto ol tiu kiu estas dezirata. En la medicina industrio, optikaj fibroj estas ofte utiligitaj por kaj diagnozo kaj terapio.
Flekseblaj fadenoj faritaj el optikaj fibroj povas esti metitaj en la pulmojn, sangajn arteriojn kaj aliajn organojn. Unu longa tubo enhavas du faskojn da optikaj fibroj ene de endoskopo, medicina aparato.
Detala bildo estas kreita direktante lumon direkte al la histo sub testo en unu pakaĵo dum ricevado de lumo reflektita de ĝi en la alia pakaĵo. Endoskopoj povas esti faritaj por ekzameni certajn korpopartojn aŭ artikojn, kiel ekzemple la genuoj.
Lasi Respondon