Yon objè fizik ki dirije onn elektwomayetik nan spectre optik yo rele yon gid ond optik.
Gid ond dielectric transparan ki konpoze de plastik ak vè, osi byen ke fib optik, se fòm tipik nan gid ond optik.
Ranje espasyal kote limyè ka pwopaje se contrainte pa yon gid ond optik, ki se yon aparèy espasyal inhomogeneous pou dirije limyè.
Tipikman, yon gid ond gen yon seksyon kote endèks refraktif la pi wo pase mwayen ki antoure a (yo rele CLADDING).
Nan atik sa a, nou pral egzamine prensip ond optik yo, kèk egzanp, ak plis ankò.
Entwodiksyon nan gid ond optik
Blòk fondamantal yo nan aparèy fotonik yo se gid ond optik, ki dirije, koup, chanje, divize, multiplex, ak demultiplex siyal optik.
Sèvi ak teknoloji planè, ki sanble ak mikwoelektwonik, gid ond pasif, konpozan elektwooptik, transmetè, reseptè, ak elektwonik kondwi yo tout ka konbine sou yon sèl chip.
Pèfòmans aparèy waveguide depann de yon varyete de faktè, ki gen ladan jeyometri, longèdonn, distribisyon premye jaden, enfòmasyon materyèl, ak kondisyon kondwi elektwooptik, malgre lefèt ke fonksyone yo te anpil etidye ak konprann.
Anvan ou fè yon Gadgets, sèten paramèt bezwen yo dwe branche. Paske yo bezwen anpil resous pou kreye yon chip, modèl egzak esansyèl pou sikui optoelektwonik gwo echèl.
Mòd Waveguide, mòd kouple, pèt, ak benefis, osi byen ke transmisyon siyal limyè yo, yo tout simulation nan konsepsyon ond optik.
Aparèy waveguide la dekri nan yon seksyon nan done yo antre pa jeyometri li yo, faktè fabrikasyon, ak konstan materyèl.
Done waveguide yo ta dwe depreferans antre lè l sèvi avèk yon layout pwojè ak lojisyèl ki kapab tou jere paramèt fabrikasyon yo.
Pou mete kalkil nimerik, antre done gen ladan tou yon lòt eleman. Nan yon mond pafè, sistèm opinyon ta kache oswa mete restriksyon sou spesifik yo nan kalkil nimerik la.
Men, kòm modèl waveguide souvan itilize pwosedi nimerik konplèks, ou bezwen abitye ak kèk eleman nan nimerik ki kache yo.
Sikui fotonik yo konstwi lè l sèvi avèk gid ond. Pèpendikilè ak wout la sou sant gid ond lan se definisyon lajè yon gid ond, kit li fiks oswa chanje.
Prensipal debaz nan gid ond optik
Jan yo montre nan foto a, yo ka itilize konsèp jeyometrik oswa reyon optik pou transmèt lide fondamantal ki soutni gid ond optik yo.
Refraksyon se pwosesis kote limyè ki antre nan yon materyèl ki gen yon pi gwo endèks refraktif koube nan direksyon nòmal la.
Konsidere ka limyè k ap antre nan vè soti nan lè a. Menm jan ak ki jan limyè k ap deplase nan lòt fason, soti nan glas nan lè, swiv menm wout la ak devye de nòmal la. Akòz simetri tan-ranvèse, rezilta sa a. Li posib pou kat chak reyon nan lè a nan yon reyon nan glas la.
Yon relasyon youn-a-yon egziste. Men, kèk nan reyon limyè yo nan glas la rate akòz refraksyon. Refleksyon total entèn, ki pyèj limyè ki rete a nan glas la, se mekanis nan travay.
Nan yon ang sou ang kritik la, yo ensidan sou kontak vè-lè a. Nan fòmilasyon ki pi sofistike ki bati sou fonksyon Green, reyon adisyonèl sa yo gen rapò ak yon pi gwo dansite eta yo.
Nan yon gid dyelèktrik, nou ka pran ak dirije limyè a lè nou itilize refleksyon total entèn yo. Reyon limyè wouj yo reflete sou sifas anwo ak anba mwayen segondè endèks la.
Osi lontan ke dal la pliye piti piti, li ka dirije menm lè li koube oswa koube. Limyè gide sou yon nwayo vè endèks segondè nan yon kouvèti vè endèks ki pi ba dapre prensip fondamantal sa a nan fib optik.
Operasyon Waveguide se sèlman apeprè dekri pa optik ray. Pou yon deskripsyon plen jaden yon gid ond dielectric, ekwasyon Maxwell yo ka rezoud analiz oswa nimerik.
Egzanp ond optik
Dielectric slab waveguides, konnen tou kòm waveguides planar, se petèt kalite ki pi fondamantal nan gid ond optik.
Griyaj gid ond ranje, filtè acousto-optik, ak modulatè yo se jis kèk aparèy sou-chip ki ka itilize gid ond slab akòz senplisite yo.
Slab waveguides yo tou souvan itilize kòm modèl jwèt.
Twa kouch materyèl, yo chak gen yon konstan dyelèktrik distenk, yo konbine yo fòme gid ond slab la, ki ka pwolonje endefiniman nan direksyon paralèl ak interfaces ki genyen ant yo.
Si kouch santral la gen yon endèks refraktif ki pi wo pase kouch ekstèn yo, se limyè ki genyen nan kouch mitan an atravè refleksyon total entèn yo.
Kèk egzanp gid ond 2 dimansyon
Dezabiye gid ond
Fondamantalman, yon teren nan kouch la ki peze nan ant kouch CLADDING se sa ki fè moute yon waveguide teren.
Kouch k ap gide gid ond plak la gen kontrent nan tou de direksyon transverse olye ke tou senpleman yon sèl, sa ki lakòz egzanp ki pi senp nan yon gid ond rektangilè. Tou de sikui optik entegre ak dyod lazè yo itilize gid ond rektangilè.
Yo souvan sèvi kòm fondasyon pou pati optik tankou entèferomèt Mach-Zehnder ak multiplexeur divizyon longèdonn. Anpil fwa, rektangilè ond optik yo itilize pou konstwi kavite dyod lazè.
Anjeneral, yo itilize yon teknik plan pou kreye gid ond optik ak yon fòm rektangilè.
Gid ond kòt
Nan yon gid ond kòt, kouch k ap gide a se esansyèlman yon dal ak yon teren (oswa plizyè bann) kouvri sou tèt li.
Nan estrikti zo kòt milti-kouch, fèmen pre-inite posib osi byen ke fèmen vag la nan de dimansyon nan gid ond kòt.
Gid ond kristal fotonik ak gid ond segmenté
Sou chemen pwopagasyon yo, gid ond optik nòmalman kenbe yon koup transvèsal konstan. Sa a se sitiyasyon an, pou egzanp, ak bann ak gid ond kòt.
Lè yo itilize mòd sa yo rele Bloch, gid ond yo ka genyen tou varyasyon peryodik nan koup transvèsal yo epi poutan transmèt limyè san okenn pèt.
Gid ond sa yo klase kòm gid ond kristal fotonik (avèk yon modèl 2D oswa 3D) oswa gid ond segmenté (avèk yon modèl 1D sou direksyon pwopagasyon).
Lazè-enskri gid ond
Endistri fotonik la se kote gid ond optik yo pi itil. Entegrasyon ant chips elektrik ak fib optik fè posib pa mete kanpe ond yo nan espas 3D.
Yon sèl mòd limyè enfrawouj nan longèdonn telekominikasyon yo ka pwopaje lè l sèvi avèk gid ond sa yo, ki tou mete kanpe pou pote siyal optik ant sit opinyon ak pwodiksyon ak pèt trè piti.
Itilizasyon ond optik
Nan kominikasyon mikwo ond, difizyon, ak sistèm rada, yon gid ond se yon liy manje elektwomayetik. Yon gid ond fèt ak yon tiyo metal oswa tib ki rektangilè oswa silendrik.
Jaden elektwomayetik la gaye longitudinal. Antrèn kòn ak plat yo se aplikasyon ki pi tipik pou gid ond.
Fib optik—èske se yon gid ond?
Refleksyon total entèn, ki gouvène ki jan fib optik fonksyone, ka konsidere kòm yon gid ond limyè.
Si ang ensidans lan pi gran pase ang kritik la, refleksyon entèn total rive lè yon vag pwopaje rankontre fwontyè ant de materyèl diferan.
konklizyon
An konklizyon, yon gid vag optik se yon estrikti ki "gide" yon vag limyè pa anpeche li vwayaje nan yon direksyon ki diferan pase sa ki te vle. Nan endistri medikal la, fib optik yo souvan itilize pou tou de dyagnostik ak terapi.
Seksyon fleksib ki fèt ak fib optik yo ka mete nan poumon yo, atè san, ak lòt ògàn yo. Yon tib long kay de pakèt fib optik andedan yon andoskop, yon aparèy medikal.
Yon foto detaye kreye pa dirije limyè nan direksyon tisi a anba tès nan yon pake pandan y ap resevwa limyè reflete soti nan li nan lòt pake a. Yo ka fè andoskop pou egzamine sèten pati nan kò oswa jwenti, tankou jenou yo.
Kite yon Reply