Clàr-innse[Falaich][Seall]
Canar stiùireadh tonn optigeach ri nì fiosaigeach a bhios a’ stiùireadh tonnan electromagnetic anns an speactram optigeach.
Tha comharran-tonn dielectric follaiseach air a dhèanamh suas de phlastaig is glainne, a bharrachd air snàithleach optigeach, nan cruthan àbhaisteach de thonn-thonn optigeach.
Tha an raon spàsail anns am faod solas gluasad air a chuingealachadh le stiùireadh tonn optigeach, a tha na inneal spàsail neo-aon-ghnèitheach airson solas a stiùireadh.
Mar as trice, tha earrann aig tonn-thonn far a bheil an clàr-amais ath-bheòthail nas àirde na am meadhan mun cuairt (ris an canar còmhdach).
San artaigil seo, nì sinn sgrùdadh air prionnsapalan an stiùireadh tonn optigeach, cuid de eisimpleirean, agus mòran a bharrachd.
Ro-ràdh gu Optical waveguide
Is e na blocaichean togail bunaiteach de dh’ innealan photonic iùil-tharraingeach optigeach, a bhios a’ stiùireadh, a’ càraid, a’ tionndadh, a’ roinneadh, a’ ioma-fhillte, agus a’ toirt seachad comharran optigeach demultiplex.
Le bhith a’ cleachdadh teicneòlas planar, a tha coltach ri meanbh-eileagtronaigeach, faodar treòrachadh tonn fulangach, co-phàirtean electrooptic, luchd-sgaoilidh, glacadairean, agus electronics dràibhidh uile a chur còmhla air aon chip.
Tha coileanadh innealan waveguide an urra ri grunn nithean, a’ gabhail a-steach geoimeatraidh, tonn-tonn, cuairteachadh tùsail achaidh, fiosrachadh stuthan, agus suidheachaidhean dràibhidh electrooptic, a dh’ aindeoin gun deach sgrùdadh agus tuigse farsaing a dhèanamh air an obair aca.
Mus dèan thu inneal, feumar crìochan sònraichte a ghleusadh. Leis gu bheil feum air uimhir de ghoireasan gus sliseag a chruthachadh, tha modaladh mionaideach riatanach airson cuairtean optoelectronic air sgèile mhòr.
Tha modhan Waveguide, ceangal modh, call, agus buannachd, a bharrachd air sgaoileadh comharran solais, uile air an samhlachadh ann an dealbhadh stiùireadh tonn optigeach.
Tha an inneal waveguide air a mhìneachadh ann an aon earrann den dàta inntrigidh a rèir a geoimeatraidh, factaran saothrachaidh, agus seasmhachd stuthan.
Bu chòir an dàta waveguide a bhith air a chuir a-steach le bhith a’ cleachdadh cruth pròiseict le bathar-bog a dh’ fhaodas cuideachd crìochan saothrachaidh a riaghladh.
Airson àireamhachadh àireamhach a shuidheachadh, tha pàirt eile a’ toirt a-steach dàta. Ann an saoghal foirfe, bhiodh siostaman cuir a-steach a’ falach no a’ cuingealachadh mion-fhiosrachadh an àireamhachd.
Ach leis gu bheil modaladh waveguide gu tric a’ cleachdadh modhan àireamhach iom-fhillte, feumaidh tu a bhith eòlach air cuid de na h-eileamaidean bunaiteach.
Bithear a’ togail chuairtean photonic a’ cleachdadh stuadhan-tonn. Gu ceart-cheàrnach ris an t-slighe air an ionad stiùireadh tonn tha am mìneachadh air leud tonn-thonn, ge bith a bheil e stèidhichte no ag atharrachadh.
Prionnsapal bunaiteach Optical waveguide
Mar a chithear san dealbh, faodar bun-bheachdan geoimeatrach no ray optics a chleachdadh gus na beachdan bunaiteach a tha mar bhunait airson stiùiridhean tonn optigeach a chuir an cèill.
Is e ath-fhilleadh am pròiseas leis am bi solas a thèid a-steach do stuth le clàr-amais ath-tharraing nas àirde a’ lùbadh a dh’ ionnsaigh an àbhaist.
Beachdaich air cùis solas a 'dol a-steach do ghlainne bhon adhar. Coltach ri mar a tha solas a 'gluasad an rathad eile, bho ghlainne gu èadhar, lean an aon shlighe agus a' gluasad bhon àbhaist. Air sgàth co-chothromachd tionndadh ùine, tha seo mar thoradh. Tha e comasach gach gath san adhar a mhapadh gu gath sa ghlainne.
Tha dàimh aon-ri-aon ann. Ach thathas ag ionndrainn cuid de na ghathan-solais anns a’ ghlainne air sgàth refraction. Is e meòrachadh iomlan a-staigh, a ghlacas an solas a tha air fhàgail sa ghlainne, an uidheamachd a tha ag obair.
Aig ceàrn thar a’ cheàrn èiginneach, tha iad nan tachartas air a’ cheangal glainne-adhair. Ann an cumaidhean nas ionnsaichte a chaidh a thogail air gnìomh Green, tha na ghathan a bharrachd sin co-cheangailte ri dùmhlachd stàitean nas motha.
Ann an stiùireadh tonn dielectric, is urrainn dhuinn an solas a ghlacadh agus a stiùireadh le bhith a’ cleachdadh meòrachadh iomlan a-staigh. Bidh ghathan solais dearga a’ nochdadh far uachdar àrd is ìosal a’ mheadhan clàr-amais àrd.
Cho fad 's a bhios an leac a' lùbadh mean air mhean, faodar a stiùireadh eadhon nuair a bhios e a 'lùbadh no a' lùbadh. Tha solas air a stiùireadh air feadh cridhe glainne clàr-amais àrd ann an còmhdach glainne clàr-amais nas ìsle a rèir a’ phrionnsapail bhunasach seo ann am fibre optics.
Chan eil gnìomhachd Waveguide ach air a nochdadh gu ìre le ray optics. Airson tuairisgeul làn-raoin air stiùireadh tonn dielectric, faodar co-aontaran Maxwell fhuasgladh gu anailiseach no gu àireamhach.
Eisimpleir de Optical waveguide
Is dòcha gur e treòrachadh tonnan leac dielectric, ris an canar cuideachd stiùiridhean-tonn planar, an seòrsa as bunaitiche de thonn optigeach.
Is e dìreach beagan innealan air-chip a th’ ann an gathan treòrachaidh tonn-tonn, sìoltachain acousto-optic, agus modulators a dh’ fhaodas stiùiridhean tonn leac a chleachdadh air sgàth cho sìmplidh ‘s a tha iad.
Bidh stuadhan leac cuideachd air an cleachdadh gu tric mar mhodalan dèideag.
Tha trì sreathan de stuthan, gach fear le seasmhach dielectric sònraichte, air an cur còmhla gus an t-inneal-tonn leac a chruthachadh, a dh’ fhaodas leudachadh gun chrìoch ann an stiùiridhean co-shìnte ris an eadar-aghaidh eatorra.
Ma tha clàr-amais ath-tharraingeach nas àirde aig an t-sreath mheadhanach na na sreathan a-muigh, tha solas anns an t-sreath mheadhanach tro mheòrachadh iomlan a-staigh.
Eisimpleirean de stiùireadh tonn dà-thaobhach
Stiall waveguide
Gu bunaiteach, is e stiall den t-sreath a tha air a bhrùthadh eadar sreathan còmhdaich a tha a’ dèanamh suas stiùir tonn stiall.
Tha còmhdach treòrachaidh an leac-tonn air a chuingealachadh anns an dà thaobh thar-thaobhach seach dìreach aon, a’ ciallachadh gur e an eisimpleir as sìmplidh de thonn-tonn ceart-cheàrnach. Bidh an dà chuairtean optigeach amalaichte agus diodes laser a’ cleachdadh stiùiridhean tonn ceart-cheàrnach.
Bidh iad gu tric nam bunait airson pàirtean optigeach leithid interferometers Mach-Zehnder agus ioma-innealan roinn tonn-tonn. Iomadh uair, bithear a’ cleachdadh stuadhan-tonn ceart-cheàrnach gus na h-uamhasan de dhiodaichean laser a thogail.
Mar as trice bithear a’ cleachdadh innleachd planar gus stuadhan optigeach a chruthachadh le cumadh ceart-cheàrnach.
Rib waveguide
Ann an tonn-thonn rib, is e leac a th’ anns an t-sreath stiùiridh gu ìre mhòr le stiall (no ioma stiallan) air a chòmhdach thairis air.
Ann an structaran rib ioma-fhilleadh, tha e comasach cuingealachadh faisg air aonachd a bharrachd air an tonn a chumail ann an dà mheud ann an stiùiridhean tonn rib.
Tonn-tonn criostail photonic agus stiùireadh tonn sgaraichte
Air an t-slighe iomadachaidh aca, mar as trice bidh tonnan optigeach a’ cumail crois-earrann cunbhalach. Is e seo an suidheachadh, mar eisimpleir, le stuadhan stiallach is rib.
Le bhith a’ cleachdadh modhan Bloch ris an canar, faodaidh eadar-dhealachaidhean bho àm gu àm a bhith aig tonn-iùil nan tar-roinn aca agus a dh’ aindeoin sin a’ sgaoileadh solas gun chall sam bith.
Tha na tonnan-tonn sin air an seòrsachadh mar thonn-tonn criostail photonic (le pàtran 2D no 3D) no stiùiridhean tonn sgaraichte (le pàtran 1D ri taobh an iomadachaidh).
Stiùireadh tonn le sgrìobhadh laser
Is e gnìomhachas photonics far a bheil tonnan optigeach nas fheumaile. Tha e comasach amalachadh eadar sgoltagan dealain agus snàithleach optigeach le bhith a’ stèidheachadh na tonnan ann an àite 3D.
Faodar aon mhodh de sholas fo-dhearg aig tonnan cian-conaltraidh a ghluasad le bhith a’ cleachdadh an leithid de thonn-thonn, a tha cuideachd air an stèidheachadh gus comharran optigeach a ghiùlan eadar làraich cuir a-steach agus toraidh le glè bheag de chall.
Cleachdaidhean optigeach waveguide
Ann an siostaman conaltraidh microwave, craolaidh, agus radar, is e loidhne beathachaidh electromagnetic a th’ ann an stiùireadh tonn. Tha tonn-thonn air a dhèanamh à pìob meatailt no tiùb a tha ceart-cheàrnach no siolandair.
Tha an raon electromagnetic a 'sgaoileadh fad-ùine. Is e antennas adharc is mias na tagraidhean tonn-tonn as àbhaistiche.
Optical fiber - an e stiùireadh tonn a th ’ann?
Faodar smaoineachadh air meòrachadh iomlan a-staigh, a bhios a’ riaghladh mar a tha gnìomhachd snàithleach optigeach, mar stiùireadh tonn aotrom.
Ma tha ceàrn an tachartais nas motha na an ceàrn èiginneach, bidh meòrachadh iomlan a-staigh a’ tachairt nuair a choinnicheas tonn iomadachaidh ris a’ chrìoch eadar dà stuth eadar-dhealaichte.
Co-dhùnadh
Ann an co-dhùnadh, is e structar a th’ ann an stiùireadh tonn optigeach a bhios “a’ stiùireadh ”tonn aotrom le bhith ga chasg bho bhith a’ siubhal ann an taobh eile seach an fheadhainn a thathar ag iarraidh. Anns a ’ghnìomhachas meidigeach, thathas gu tric a’ cleachdadh snàithleach optigeach airson breithneachadh agus leigheas.
Faodar iallan sùbailte air an dèanamh le snàithleach optigeach a chuir a-steach do na sgamhanan, cladhan fala, agus buill-bodhaig eile. Ann an aon phìob fhada tha dà phasgan de shnàithleach optic taobh a-staigh endoscope, inneal meidigeach.
Tha dealbh mionaideach air a chruthachadh le bhith a’ stiùireadh solas a dh’ ionnsaigh an stuth fo dheuchainn ann an aon phasgan fhad ‘s a tha e a’ faighinn solas air a nochdadh bhuaithe sa phasgan eile. Faodar endoscopes a dhèanamh gus cuid de phàirtean no joints den bhodhaig a sgrùdadh, leithid na glùinean.
Leave a Reply