Alakai Hawewe Optical

ʻO kahi mea kino e alakaʻi ana i nā nalu electromagnetic i ka spectrum optical i kapa ʻia he alakaʻi nalu.

ʻO nā alakaʻi nalu dielectric i haku ʻia me ka plastic a me ke aniani, a me ka fiber optical, he ʻano maʻamau o nā alakaʻi nalu.

ʻO ka laulā ākea kahi e hiki ai i ka mālamalama ke hoʻolaha ʻia e kaohi ʻia e kahi alakaʻi nalu optical, ʻo ia kahi mea hoʻohālikelike ʻole no ke kuhikuhi ʻana i ka mālamalama.

ʻO ka mea maʻamau, loaʻa i kahi alakaʻi nalu kahi ʻāpana kahi i ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ka huaʻōlelo refractive ma mua o ka mea a puni (i kapa ʻia ʻo cladding).

Ma kēia ʻatikala, e nānā mākou i nā loina o ka alakaʻi nalu optical, kekahi mau laʻana, a me nā mea hou aku.

Hoʻolauna i ke alakaʻi nalu optical

ʻO nā poloka kūkulu kumu o nā mea kiʻi kiʻi he mau alakaʻi nalu optical, nāna e kuhikuhi, hui, hoʻololi, hoʻokaʻawale, multiplex, a me nā hōʻailona optical demultiplex.

ʻO ka hoʻohana ʻana i ka ʻenehana planar, e like me ka microelectronics, passive waveguides, electrooptic component, transmitters, receivers, and driving electronics hiki ke hoʻohui ʻia i hoʻokahi chip.

ʻO ka hana o nā mea alakaʻi nalu e pili ana i nā kumu like ʻole, me ka geometry, ka lōʻihi o ka nalu, ka hoʻohele mua ʻana, ka ʻike waiwai, a me nā kūlana hoʻokele electrooptic, ʻoiai ke aʻo nui ʻia a hoʻomaopopo ʻia kā lākou hana.

Ma mua o ka hana ʻana i kahi gadget, pono e hoʻoponopono ʻia kekahi mau ʻāpana. No ka nui o nā kumuwaiwai e pono ai no ka hana ʻana i kahi puʻupuʻu, pono ka hoʻohālikelike pololei ʻana no nā kaapuni optoelectronic nui.

ʻO nā ʻano alakaʻi nalu, ka hoʻohui ʻana i ke ʻano, ka nalowale, a me ka loaʻa, a me ka hoʻouna ʻana i nā hōʻailona māmā, ua hoʻohālikelike ʻia i ka hoʻolālā alakaʻi nalu.

Hōʻike ʻia ka mea alakaʻi nalu i hoʻokahi ʻāpana o ka ʻikepili komo e kāna geometry, nā mea hana, a me nā mea mau.

Pono e hoʻokomo ʻia ka ʻikepili alakaʻi nalu me ka hoʻohana ʻana i kahi hoʻolālā papahana me ka lako polokalamu hiki ke hoʻokele i nā ʻāpana hana.

No ka hoʻonohonoho ʻana i nā helu helu, e komo pū kekahi mea ʻē aʻe i ke komo ʻana i ka ʻikepili. I loko o kahi honua maikaʻi loa, hūnā a kaupalena ʻia nā ʻōnaehana hoʻokomo i nā kikoʻī o ka helu helu.

Akā, no ka hoʻohana pinepine ʻana o ka hoʻohālike nalu i nā kaʻina hana helu paʻakikī, pono ʻoe e kamaʻāina i kekahi mau mea o nā helu kumu.

Hoʻokumu ʻia nā kaapuni Photonic me ka hoʻohana ʻana i nā alakaʻi nalu. E kū pololei ana i ke ala ma ke kikowaena alakaʻi nalu ka wehewehe ʻana i ka laula o kahi alakaʻi nalu, paʻa a hoʻololi paha.

Kumu kumu o ka alakai nalu Optical

E like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke kiʻi, hiki ke hoʻohana ʻia nā manaʻo geometrical a i ʻole ray optics no ka haʻi ʻana i nā manaʻo kumu i lalo o nā alakaʻi nalu optical.

ʻO ka refraction ke kaʻina hana e piʻo ai ka mālamalama i komo i kahi mea nona ka ʻōlelo kuhikuhi refractive kiʻekiʻe aʻe i ka mea maʻamau.

E noʻonoʻo i ke ʻano o ka mālamalama e komo ana i ke aniani mai ka lewa. E like me ka neʻe ʻana o ka māmā ma ke ala ʻē aʻe, mai ke aniani a i ka ea, e hahai i ke ala like a haʻalele i ka mea maʻamau. Ma muli o ka symmetry hoʻohuli manawa, hopena kēia. Hiki ke palapala ʻāina i kēlā me kēia kukuna i ka lewa i kahi kukuna i ke aniani.

Loaʻa kahi pilina hoʻokahi. Akā nalo kekahi o nā kukuna māmā i ke aniani ma muli o ka refraction. ʻO ka noʻonoʻo kūloko holoʻokoʻa, ka mea e paʻa i ke koena o ke kukui i loko o ke aniani, ʻo ia ke ʻano hana.

Ma kahi kihi ma luna o ke koʻikoʻi koʻikoʻi, aia lākou ma ka pili aniani-ea. I loko o nā ʻano hana ʻoi aku ka maʻalahi i kūkulu ʻia ma luna o ka hana a Green, ua pili kēia mau kukuna hou i ka nui o nā mokuʻāina.

Ma kahi alakaʻi nalu dielectric, hiki iā mākou ke hopu a kuhikuhi i ke kukui me ka hoʻohana ʻana i ka noʻonoʻo kūloko. Hōʻike nā kukuna ʻulaʻula i ka ʻili o luna a me lalo o ka mea waena.

I ka lōʻihi o ka piʻo mālie ʻana o ka papa, hiki ke kuhikuhi ʻia i ka wā e piʻo a piʻo paha. Alakaʻi ʻia ka mālamalama ma ke aniani kikoʻī kiʻekiʻe i loko o kahi pale aniani kuhikuhi haʻahaʻa e like me kēia kumu kumu i ka fiber optics.

Hōʻike wale ʻia ka hana alakaʻi nalu e nā ray optics. No ka wehewehe piha piha ʻana o kahi alakaʻi nalu dielectric, hiki ke hoʻoholo ʻia nā hoʻohālikelike o Maxwell me ka analytically a i ʻole ka helu.

Laʻana o ka alakaʻi nalu Optical

ʻO nā alakaʻi hawewe paʻa dielectric, i ʻike ʻia he planar waveguides, ʻo ia paha ke ʻano maʻamau o nā alakaʻi nalu optical.

ʻO nā papa kuhikuhipuʻu nalu i hoʻonohonoho ʻia, nā kānana acousto-optic, a me nā modulators he mau mea liʻiliʻi wale nō i hiki ke hoʻohana i nā alakaʻi nalu papa ma muli o ko lākou maʻalahi.

Hoʻohana pinepine ʻia nā alakaʻi nalu papa e like me nā hiʻohiʻona pāʻani.

ʻEkolu papa o nā mea, loaʻa i kēlā me kēia me kahi mau dielectric kūʻokoʻa, ua hui ʻia e hana i ke alakaʻi nalu papa, hiki ke hoʻolōʻihi mau ʻia i nā kuhikuhi e like me nā pilina ma waena o lākou.

Inā ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ka papa kuhikuhi refractive ma mua o nā ʻaoʻao o waho, aia ka mālamalama i ka papa waena ma o ka nānā ʻana i loko.

ʻO kekahi mau laʻana o ke alakaʻi nalu 2-Dimensional

Wehe i ke alakai nalu

ʻO ka maʻamau, ʻo kahi kāʻei o ka papa i ʻomi ʻia ma waena o nā ʻāpana pale ka mea e hana ai i kahi alakaʻi nalu.

Kāohi ʻia ka papa alakaʻi o ke alakaʻi nalu papa ma nā ʻaoʻao ʻaoʻao ʻelua ma mua o ka hoʻokahi wale nō, e hopena i ka laʻana maʻalahi loa o kahi alakaʻi nalu. Hoʻohana ʻia nā kaapuni optical ʻelua a me nā diodes laser i nā alakaʻi nalu ʻehā.

Hoʻohana pinepine lākou ma ke ʻano he kumu no nā ʻāpana optical e like me nā interferometers Mach-Zehnder a me nā multiplexers māhele hawewe. I nā manawa he nui, hoʻohana ʻia nā alakaʻi nalu optical rectangular e kūkulu i nā lua o nā diodes laser.

Hoʻohana maʻamau ʻia kahi ʻenehana planar e hana i nā alakaʻi nalu optical me kahi ʻano ʻehā.

Alakai nalu iwi

I loko o kahi alakaʻi nalu iwi ʻaoʻao, ʻo ka papa alakaʻi he papa me kahi kaula (a i ʻole nā ​​ʻāpana lehulehu) i uhi ʻia ma luna.

I loko o nā ʻano iwi ʻaoʻao he nui, hiki ke hoʻopaʻa ʻia kokoke i ka lokahi a me ka hoʻopaʻa ʻana i ka nalu ma nā ʻāpana ʻelua i nā alakaʻi nalu.

Alakaʻi nalu aniani kiʻi kiʻi a me ka alakaʻi nalu ʻāpana

Ma ko lākou ala hoʻolaha, mālama mau nā alakaʻi nalu optical i kahi ʻāpana keʻa mau. ʻO kēia ke kūlana, no ka laʻana, me nā alakaʻi nalu a me nā iwi ʻaoʻao.

Ma ka hoʻohana ʻana i nā ʻano Bloch i kapa ʻia, hiki i nā alakaʻi nalu ke loaʻa i nā ʻano like ʻole i ko lākou ʻāpana ʻāpana a e hoʻouna i ka mālamalama me ka ʻole o ka pohō.

Hoʻokaʻawale ʻia kēia mau alakaʻi nalu ma ke ʻano he alakaʻi nalu aniani photonic (me ka hoʻohālike 2D a i ʻole 3D) a i ʻole nā ​​alakaʻi nalu i ʻāpana (me ke ʻano 1D ma ke ala o ka hoʻolaha).

Alakaʻi nalu i kākau ʻia i ka laser

ʻO ka ʻoihana photonics kahi e pono ai nā alakaʻi nalu optical. Hiki ke hoʻohui ʻia ma waena o nā ʻāpana uila a me nā fiber optical ma o ka hoʻonohonoho ʻana i nā alakaʻi nalu ma kahi ākea 3D.

Hiki ke hoʻolaha ʻia ke ʻano hoʻokahi o ke kukui infrared i nā lōʻihi hawewe kelepona me ka hoʻohana ʻana i ia mau alakaʻi nalu, i hoʻonohonoho pū ʻia e lawe i nā hōʻailona optical ma waena o nā wahi hoʻokomo a me nā wahi puka me ka liʻiliʻi loa.

Hoʻohana ʻia ke alakaʻi nalu

I nā kamaʻilio microwave, hoʻolaha, a me nā ʻōnaehana radar, kahi alakaʻi nalu he laina hānai electromagnetic. Hana ʻia ke alakaʻi hawewe mai loko mai o ka paipu metala a i ʻole ka ʻiʻo ʻāpana ʻehā a i ʻole cylindrical.

Laha lōʻihi ke kahua electromagnetic. ʻO nā antenna kīwī a me nā kīʻaha kīʻaha ka mea maʻamau maʻamau.

Optical fiber—he alakaʻi nalu?

ʻO ka noʻonoʻo kūloko holoʻokoʻa, e hoʻokele ana i ka hana o ka fiber optical, hiki ke noʻonoʻo ʻia he alakaʻi nalu māmā.

Inā ʻoi aku ka nui o ka huina o ka ʻāʻī ma mua o ka huina koʻikoʻi, hiki mai ka noʻonoʻo ʻana o loko i ka wā e kū ai ka nalu hoʻolaha i ka palena ma waena o ʻelua mau mea like ʻole.

Panina

I ka hopena, ʻo kahi alakaʻi nalu optical he hale e "alakaʻi" i kahi nalu māmā ma ka pale ʻana iā ia mai ka hele ʻana i kahi ala ʻē aʻe ma mua o ka mea i makemake ʻia. I ka ʻoihana lapaʻau, hoʻohana pinepine ʻia nā fiber optical no ka maʻi maʻi a me ka lāʻau lapaʻau.

Hiki ke hoʻokomo ʻia nā kaula maʻalahi i hana ʻia me nā fiber optical i loko o ka māmā, nā aʻa koko, a me nā mea ʻē aʻe. Hoʻokahi paipu loloa ʻelua pūʻolo optic fiber i loko o kahi endoscope, kahi mea lapaʻau.

Hana ʻia kahi kiʻi kikoʻī ma ke kuhikuhi ʻana i ke kukui i ka ʻiʻo i hoʻāʻo ʻia i loko o kahi pūʻolo me ka loaʻa ʻana o ka mālamalama i ʻike ʻia mai ia mea i loko o ka pūʻolo ʻē aʻe. Hiki ke hana ʻia nā endoscopes e nānā i kekahi mau ʻāpana kino a i ʻole nā ​​hono, e like me nā kuli.