સામગ્રીનું કોષ્ટક[છુપાવો][બતાવો]
ઓપ્ટિકલ સ્પેક્ટ્રમમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોનું નિર્દેશન કરતી ભૌતિક વસ્તુને ઓપ્ટિકલ વેવગાઇડ કહેવામાં આવે છે.
પ્લાસ્ટિક અને ગ્લાસથી બનેલા પારદર્શક ડાઇલેક્ટ્રિક વેવગાઇડ્સ તેમજ ઓપ્ટિકલ ફાઇબર, ઓપ્ટિકલ વેવગાઇડ્સના લાક્ષણિક સ્વરૂપો છે.
અવકાશી શ્રેણી કે જેમાં પ્રકાશ પ્રસરી શકે છે તે ઓપ્ટિકલ વેવગાઈડ દ્વારા મર્યાદિત છે, જે પ્રકાશને નિર્દેશિત કરવા માટે એક અવકાશી રીતે અસંગત ઉપકરણ છે.
સામાન્ય રીતે, વેવગાઇડમાં એક વિભાગ હોય છે જ્યાં રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ આસપાસના માધ્યમ (જેને ક્લેડીંગ કહેવાય છે) કરતા વધારે હોય છે.
આ લેખમાં, અમે ઓપ્ટિકલ વેવગાઈડના સિદ્ધાંતો, કેટલાક ઉદાહરણો અને ઘણું બધું ચકાસીશું.
ઓપ્ટિકલ વેવગાઇડનો પરિચય
ફોટોનિક ઉપકરણોના મૂળભૂત બિલ્ડીંગ બ્લોક્સ ઓપ્ટિકલ વેવગાઈડ છે, જે ડાયરેક્ટ, કપલ, સ્વિચ, ડિવાઈડ, મલ્ટિપ્લેક્સ અને ડિમલ્ટિપ્લેક્સ ઓપ્ટિકલ સિગ્નલો છે.
પ્લાનર ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ કરીને, જે માઈક્રોઈલેક્ટ્રોનિક્સ, નિષ્ક્રિય વેવગાઈડ, ઈલેક્ટ્રોઓપ્ટિક ઘટકો, ટ્રાન્સમિટર્સ, રીસીવરો અને ડ્રાઈવિંગ ઈલેક્ટ્રોનિક્સ જેવી જ છે, તે બધાને એક જ ચિપ પર જોડી શકાય છે.
વેવગાઇડ ઉપકરણોનું પ્રદર્શન વિવિધ પરિબળો પર આધાર રાખે છે, જેમાં ભૂમિતિ, તરંગલંબાઇ, પ્રારંભિક ક્ષેત્ર વિતરણ, સામગ્રીની માહિતી અને ઇલેક્ટ્રોઓપ્ટિક ડ્રાઇવિંગ પરિસ્થિતિઓનો સમાવેશ થાય છે, તે હકીકત હોવા છતાં કે તેમની કામગીરીનો વ્યાપકપણે અભ્યાસ અને સમજણ કરવામાં આવી છે.
ગેજેટ બનાવતા પહેલા, ચોક્કસ પરિમાણોને ટ્યુન કરવાની જરૂર છે. કારણ કે ચિપ બનાવવા માટે ઘણા સંસાધનોની જરૂર છે, મોટા પાયે ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક સર્કિટ માટે ચોક્કસ મોડેલિંગ આવશ્યક છે.
વેવગાઈડ મોડ્સ, મોડ કપ્લીંગ, લોસ અને ગેઈન તેમજ લાઇટ સિગ્નલનું ટ્રાન્સમિશન, ઓપ્ટિકલ વેવગાઈડ ડિઝાઈનમાં સિમ્યુલેટેડ છે.
વેવગાઇડ ઉપકરણને એન્ટ્રી ડેટાના એક વિભાગમાં તેની ભૂમિતિ, ઉત્પાદન પરિબળો અને સામગ્રી સ્થિરાંકો દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે.
વેવગાઇડ ડેટા આદર્શ રીતે એવા સૉફ્ટવેર સાથેના પ્રોજેક્ટ લેઆઉટનો ઉપયોગ કરીને ઇનપુટ હોવો જોઈએ જે ઉત્પાદન પરિમાણોને પણ સંચાલિત કરી શકે.
સંખ્યાત્મક ગણતરીઓ સેટ કરવા માટે, ડેટા દાખલ કરવામાં અન્ય ઘટકનો પણ સમાવેશ થાય છે. સંપૂર્ણ વિશ્વમાં, ઇનપુટ સિસ્ટમ્સ સંખ્યાત્મક ગણતરીના વિશિષ્ટતાઓને છુપાવશે અથવા પ્રતિબંધિત કરશે.
પરંતુ વેવગાઇડ મોડેલિંગ વારંવાર જટિલ સંખ્યાત્મક પ્રક્રિયાઓનો ઉપયોગ કરે છે, તેથી તમારે અંતર્ગત અંકશાસ્ત્રના કેટલાક ઘટકોથી પરિચિત થવાની જરૂર છે.
ફોટોનિક સર્કિટ વેવગાઇડ્સનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવે છે. વેવગાઇડ કેન્દ્ર સાથેના માર્ગને લંબરૂપ એ વેવગાઇડની પહોળાઈની વ્યાખ્યા છે, પછી ભલે તે નિશ્ચિત હોય કે બદલાતી હોય.
ઓપ્ટિકલ વેવગાઈડના મૂળભૂત આચાર્ય
ચિત્રમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, ભૌમિતિક અથવા રે ઓપ્ટિક્સ વિભાવનાઓનો ઉપયોગ ઓપ્ટિકલ વેવગાઇડ્સને આધારભૂત મૂળભૂત વિચારોને અભિવ્યક્ત કરવા માટે કરી શકાય છે.
રીફ્રેક્શન એ એવી પ્રક્રિયા છે કે જેના દ્વારા પ્રકાશ જે ઉચ્ચ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ધરાવતી સામગ્રીમાં પ્રવેશે છે તે સામાન્ય તરફ વળે છે.
હવામાંથી કાચમાં પ્રવેશતા પ્રકાશના કિસ્સાને ધ્યાનમાં લો. પ્રકાશ કેવી રીતે બીજી રીતે, કાચથી હવા તરફ જાય છે, તે જ માર્ગને અનુસરે છે અને સામાન્યથી વિચલિત થાય છે. સમય-વિપરીત સમપ્રમાણતાને લીધે, આ પરિણામ આવે છે. હવામાંના દરેક કિરણને કાચમાંના કિરણ સાથે મેપ કરવાનું શક્ય છે.
એક-થી-એક સંબંધ અસ્તિત્વમાં છે. પરંતુ કાચમાંના કેટલાક પ્રકાશ કિરણો રીફ્રેક્શનને કારણે ચૂકી જાય છે. કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબ, જે કાચમાં બાકીના પ્રકાશને ફસાવે છે, તે કાર્ય કરવાની પદ્ધતિ છે.
નિર્ણાયક કોણ પરના ખૂણા પર, તેઓ કાચ-હવા સંપર્ક પરની ઘટના છે. ગ્રીનના ફંક્શન પર બનેલા વધુ અત્યાધુનિક ફોર્મ્યુલેશનમાં, આ વધારાના કિરણો રાજ્યોની મોટી ઘનતા સાથે સંબંધ ધરાવે છે.
ડાઇલેક્ટ્રિક વેવગાઇડમાં, આપણે કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબનો ઉપયોગ કરીને પ્રકાશને કેપ્ચર અને ડાયરેક્ટ કરી શકીએ છીએ. લાલ પ્રકાશ કિરણો ઉચ્ચ ઇન્ડેક્સ માધ્યમની ઉપર અને નીચેની સપાટીને પ્રતિબિંબિત કરે છે.
જ્યાં સુધી સ્લેબ ધીમે ધીમે વળે ત્યાં સુધી, જ્યારે તે વળાંક અથવા વળાંક લે ત્યારે પણ તેને નિર્દેશિત કરી શકાય છે. ફાઇબર ઓપ્ટિક્સમાં આ મૂળભૂત સિદ્ધાંત અનુસાર નીચલા ઇન્ડેક્સ ગ્લાસ ક્લેડીંગમાં ઉચ્ચ ઇન્ડેક્સ ગ્લાસ કોર સાથે પ્રકાશને માર્ગદર્શન આપવામાં આવે છે.
વેવગાઇડ ઓપરેશન માત્ર રે ઓપ્ટિક્સ દ્વારા અંદાજે દર્શાવવામાં આવ્યું છે. ડાઇલેક્ટ્રિક વેવગાઇડના સંપૂર્ણ-ક્ષેત્રના વર્ણન માટે, મેક્સવેલના સમીકરણો વિશ્લેષણાત્મક અથવા સંખ્યાત્મક રીતે ઉકેલી શકાય છે.
ઓપ્ટિકલ વેવગાઈડનું ઉદાહરણ
ડાઇલેક્ટ્રિક સ્લેબ વેવગાઇડ્સ, જેને પ્લેનર વેવગાઇડ્સ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે કદાચ સૌથી મૂળભૂત પ્રકારના ઓપ્ટિકલ વેવગાઇડ્સ છે.
એરેડ વેવગાઈડ ગ્રેટીંગ્સ, એકોસ્ટો-ઓપ્ટિક ફિલ્ટર્સ અને મોડ્યુલેટર્સ એ થોડા ઓન-ચિપ ઉપકરણો છે જે તેમની સરળતાને કારણે સ્લેબ વેવગાઈડનો ઉપયોગ કરી શકે છે.
સ્લેબ વેવગાઇડ્સનો વારંવાર રમકડાના મોડલ તરીકે ઉપયોગ થાય છે.
સામગ્રીના ત્રણ સ્તરો, દરેકમાં એક અલગ ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક હોય છે, સ્લેબ વેવગાઇડ બનાવવા માટે જોડવામાં આવે છે, જે તેમની વચ્ચેના ઇન્ટરફેસની સમાંતર દિશામાં અનિશ્ચિત સમય સુધી વિસ્તરી શકે છે.
જો કેન્દ્રિય સ્તરમાં બાહ્ય સ્તરો કરતા વધારે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ હોય, તો પ્રકાશ મધ્ય સ્તરમાં કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબ દ્વારા સમાયેલ છે.
2-પરિમાણીય વેવગાઇડના કેટલાક ઉદાહરણો
સ્ટ્રીપ વેવગાઇડ
મૂળભૂત રીતે, સ્તરની એક સ્ટ્રીપ જે ક્લેડીંગ સ્તરો વચ્ચે સ્ક્વિઝ કરવામાં આવે છે તે સ્ટ્રીપ વેવગાઈડ બનાવે છે.
સ્લેબ વેવગાઇડનું માર્ગદર્શક સ્તર ફક્ત એકને બદલે બંને ટ્રાંસવર્સ દિશામાં અવરોધિત છે, પરિણામે લંબચોરસ વેવગાઇડનું સૌથી સરળ ઉદાહરણ છે. બંને સંકલિત ઓપ્ટિકલ સર્કિટ્સ અને લેસર ડાયોડ લંબચોરસ વેવગાઈડનો ઉપયોગ કરે છે.
તેઓ વારંવાર ઓપ્ટિકલ ભાગો જેમ કે મેક-ઝેહન્ડર ઇન્ટરફેરોમીટર્સ અને વેવલેન્થ ડિવિઝન મલ્ટિપ્લેક્સર્સ માટે પાયા તરીકે સેવા આપે છે. ઘણી વખત, લંબચોરસ ઓપ્ટિકલ વેવગાઇડ્સનો ઉપયોગ લેસર ડાયોડના પોલાણ બનાવવા માટે થાય છે.
એક પ્લાનર ટેકનિકનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે લંબચોરસ આકાર સાથે ઓપ્ટિકલ વેવગાઈડ બનાવવા માટે થાય છે.
પાંસળી વેવગાઇડ
પાંસળી વેવગાઇડમાં, માર્ગદર્શક સ્તર અનિવાર્યપણે એક સ્લેબ છે જેની ટોચ પર સ્ટ્રીપ (અથવા બહુવિધ સ્ટ્રીપ્સ) ઢાંકવામાં આવે છે.
મલ્ટિ-લેયર રિબ સ્ટ્રક્ચર્સમાં, રિબ વેવગાઇડ્સમાં બે પરિમાણમાં તરંગની કેદની સાથે-સાથે નજીક-એકતા શક્ય છે.
ફોટોનિક ક્રિસ્ટલ વેવગાઇડ અને સેગ્મેન્ટેડ વેવગાઇડ
તેમના પ્રચાર માર્ગ સાથે, ઓપ્ટિકલ વેવગાઈડ સામાન્ય રીતે સતત ક્રોસ-સેક્શન રાખે છે. આ પરિસ્થિતિ છે, દાખલા તરીકે, સ્ટ્રીપ અને રિબ વેવગાઇડ્સ સાથે.
કહેવાતા બ્લોચ મોડ્સનો ઉપયોગ કરીને, વેવગાઇડ્સ તેમના ક્રોસ-સેક્શનમાં સામયિક ભિન્નતા પણ ધરાવે છે અને તેમ છતાં કોઈપણ નુકશાન વિના પ્રકાશ પ્રસારિત કરી શકે છે.
આ વેવગાઇડ્સને ફોટોનિક ક્રિસ્ટલ વેવગાઇડ્સ (2D અથવા 3D પેટર્નિંગ સાથે) અથવા સેગ્મેન્ટેડ વેવગાઇડ્સ (પ્રચારની દિશા સાથે 1D પેટર્નિંગ સાથે) તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.
લેસર-ઇનસ્ક્રાઇડ વેવગાઇડ
ફોટોનિક્સ ઉદ્યોગ એ છે જ્યાં ઓપ્ટિકલ વેવગાઈડ સૌથી વધુ ઉપયોગી છે. વિદ્યુત ચિપ્સ અને ઓપ્ટિકલ ફાઈબર વચ્ચે એકીકરણ 3D જગ્યામાં વેવગાઈડ સેટ કરીને શક્ય બને છે.
ટેલિકોમ્યુનિકેશન તરંગલંબાઇ પર ઇન્ફ્રારેડ લાઇટનો એક જ મોડ આવા તરંગ માર્ગદર્શિકાઓનો ઉપયોગ કરીને પ્રચાર કરી શકાય છે, જે ખૂબ જ ઓછા નુકશાન સાથે ઇનપુટ અને આઉટપુટ સાઇટ્સ વચ્ચે ઓપ્ટિકલ સિગ્નલ વહન કરવા માટે પણ સેટ કરવામાં આવે છે.
ઓપ્ટિકલ વેવગાઇડનો ઉપયોગ કરે છે
માઇક્રોવેવ કોમ્યુનિકેશન્સ, બ્રોડકાસ્ટિંગ અને રડાર સિસ્ટમ્સમાં, વેવગાઇડ એ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફીડ લાઇન છે. વેવગાઇડ મેટલ પાઇપ અથવા ટ્યુબમાંથી બનાવવામાં આવે છે જે લંબચોરસ અથવા નળાકાર હોય છે.
ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર રેખાંશ રૂપે ફેલાય છે. હોર્ન અને ડીશ એન્ટેના એ સૌથી સામાન્ય વેવગાઈડ એપ્લિકેશન છે.
ઓપ્ટિકલ ફાઈબર - શું તે વેવગાઈડ છે?
કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબ, જે ઓપ્ટિકલ ફાઈબર કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તેનું સંચાલન કરે છે, તેને પ્રકાશ વેવગાઈડ તરીકે વિચારી શકાય છે.
જો ઘટનાનો ખૂણો નિર્ણાયક ખૂણા કરતા વધારે હોય, તો જ્યારે પ્રચારિત તરંગ બે અલગ-અલગ સામગ્રી વચ્ચેની સરહદનો સામનો કરે છે ત્યારે કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબ થાય છે.
ઉપસંહાર
નિષ્કર્ષમાં, ઓપ્ટિકલ વેવગાઈડ એ એક માળખું છે જે પ્રકાશ તરંગને જોઈતા હોય તેના કરતા અલગ દિશામાં મુસાફરી કરતા અટકાવીને "માર્ગદર્શન" કરે છે. તબીબી ઉદ્યોગમાં, ઓપ્ટિકલ ફાઇબરનો વારંવાર નિદાન અને ઉપચાર બંને માટે ઉપયોગ થાય છે.
ઓપ્ટિકલ ફાઇબરથી બનેલી લવચીક સેર ફેફસાં, રક્ત ધમનીઓ અને અન્ય અવયવોમાં મૂકી શકાય છે. એક લાંબી ટ્યુબમાં એન્ડોસ્કોપની અંદર ઓપ્ટિક ફાઇબરના બે બંડલ હોય છે, જે એક તબીબી ઉપકરણ છે.
એક બંડલમાં પરીક્ષણ હેઠળ પેશી તરફ પ્રકાશને દિશામાન કરીને જ્યારે બીજા બંડલમાં તેમાંથી પ્રતિબિંબિત પ્રકાશ પ્રાપ્ત કરીને વિગતવાર ચિત્ર બનાવવામાં આવે છે. શરીરના અમુક ભાગો અથવા સાંધા, જેમ કે ઘૂંટણની તપાસ કરવા માટે એન્ડોસ્કોપ બનાવી શકાય છે.
એક જવાબ છોડો