Բառը[Թաքցնել][Ցուցադրում]
Ֆիզիկական օբյեկտը, որն ուղղորդում է էլեկտրամագնիսական ալիքները օպտիկական սպեկտրում, կոչվում է օպտիկական ալիքատար:
Պլաստիկից և ապակուց, ինչպես նաև օպտիկական մանրաթելից կազմված թափանցիկ դիէլեկտրական ալիքատարները օպտիկական ալիքատարների բնորոշ ձևեր են։
Տարածական տիրույթը, որտեղ լույսը կարող է տարածվել, սահմանափակվում է օպտիկական ալիքատարով, որը տարածականորեն անհամասեռ սարք է լույսն ուղղելու համար։
Սովորաբար, ալիքատարն ունի հատված, որտեղ բեկման ինդեքսն ավելի բարձր է, քան շրջակա միջավայրը (կոչվում է ծածկույթ):
Այս հոդվածում մենք կուսումնասիրենք օպտիկական ալիքատարի սկզբունքները, որոշ օրինակներ և շատ ավելին:
Ներածություն օպտիկական ալիքատարին
Ֆոտոնային սարքերի հիմնական կառուցվածքային բլոկները օպտիկական ալիքատարներն են, որոնք ուղղորդում են, միացնում, անջատում, բաժանում, մուլտիպլեքս և դեմուլտիպլեքսային օպտիկական ազդանշանները:
Օգտագործելով հարթ տեխնոլոգիա, որը նման է միկրոէլեկտրոնիկայի, պասիվ ալիքատարները, էլեկտրաօպտիկական բաղադրիչները, հաղորդիչները, ընդունիչները և շարժիչ էլեկտրոնիկան բոլորը կարող են միավորվել մեկ չիպի վրա:
Ալիքատար սարքերի աշխատանքը կախված է մի շարք գործոններից, այդ թվում՝ երկրաչափությունից, ալիքի երկարությունից, դաշտի սկզբնական բաշխումից, նյութական տեղեկատվության և էլեկտրաօպտիկական վարման պայմաններից, չնայած այն հանգամանքին, որ դրանց գործունեությունը լայնորեն ուսումնասիրվել և հասկացվել է:
Գաջեթ պատրաստելուց առաջ անհրաժեշտ է կարգավորել որոշակի պարամետրեր։ Քանի որ շատ ռեսուրսներ են անհրաժեշտ չիպ ստեղծելու համար, ճշգրիտ մոդելավորումը կարևոր է լայնածավալ օպտոէլեկտրոնային սխեմաների համար:
Ալիքագծի ռեժիմները, ռեժիմի միացումը, կորուստը և շահույթը, ինչպես նաև լուսային ազդանշանների փոխանցումը, բոլորն էլ նմանակված են օպտիկական ալիքի նախագծման մեջ:
Ալիքի հաղորդիչ սարքը նկարագրված է մուտքային տվյալների մի հատվածում՝ իր երկրաչափությամբ, արտադրական գործոններով և նյութական հաստատուններով:
Ալիքի ուղեցույցի տվյալները իդեալականորեն պետք է մուտքագրվեն ծրագրի դասավորության միջոցով ծրագրաշարով, որը կարող է նաև կառավարել արտադրական պարամետրերը:
Թվային հաշվարկներ սահմանելու համար տվյալների մուտքագրումը ներառում է նաև մեկ այլ բաղադրիչ: Կատարյալ աշխարհում մուտքային համակարգերը կթաքցնեն կամ կսահմանափակեն թվային հաշվարկի առանձնահատկությունները:
Բայց քանի որ ալիքատար մոդելավորումը հաճախ օգտագործում է բարդ թվային ընթացակարգեր, դուք պետք է ծանոթ լինեք հիմքում ընկած թվերի որոշ տարրերին:
Ֆոտոնային շղթաները կառուցվում են ալիքատարների միջոցով: Ալիքատարի կենտրոնի երկայնքով երթուղուն ուղղահայաց է ալիքատարի լայնության սահմանումը, անկախ նրանից, թե դա ֆիքսված է, թե փոփոխվող:
Օպտիկական ալիքատարի հիմնական սկզբունքը
Ինչպես ցույց է տրված նկարում, երկրաչափական կամ ճառագայթային օպտիկայի հասկացությունները կարող են օգտագործվել օպտիկական ալիքատարների հիմքում ընկած հիմնարար գաղափարները փոխանցելու համար:
Ռեֆրակցիան այն գործընթացն է, որով լույսը, որը մտնում է ավելի բարձր բեկման ինդեքս ունեցող նյութ, թեքվում է դեպի նորմալ:
Դիտարկենք օդից ապակի ներթափանցող լույսի դեպքը: Ճիշտ այնպես, ինչպես լույսը շարժվում է հակառակ ուղղությամբ՝ ապակուց օդ, նույն ճանապարհով և շեղվում է սովորականից: Ժամանակի հետադարձ սիմետրիայի շնորհիվ սա ստացվում է: Օդի յուրաքանչյուր ճառագայթը հնարավոր է քարտեզագրել ապակու ճառագայթին:
Առկա է մեկ առ մեկ հարաբերություն: Բայց ապակու որոշ լույսի ճառագայթներ բաց են թողնում բեկման պատճառով: Գործող մեխանիզմն է ընդհանուր ներքին արտացոլումը, որը թակարդում է մնացած լույսը ապակու մեջ:
Կրիտիկական անկյան տակ գտնվող անկյան տակ նրանք ընկնում են ապակի-օդ շփման վրա: Գրինի ֆունկցիայի վրա կառուցված ավելի բարդ ձևակերպումներում այս լրացուցիչ ճառագայթները կապված են վիճակների ավելի մեծ խտության հետ:
Դիէլեկտրիկ ալիքատարում մենք կարող ենք գրավել և ուղղորդել լույսը՝ օգտագործելով ընդհանուր ներքին արտացոլումը: Կարմիր լույսի ճառագայթները արտացոլում են բարձր ինդեքսային միջավայրի վերին և ստորին մակերեսները:
Քանի դեռ սալիկն աստիճանաբար թեքվում է, այն կարող է ուղղորդվել նույնիսկ այն ժամանակ, երբ այն թեքվում կամ թեքվում է: Լույսն ուղղորդվում է բարձր ինդեքսով ապակե միջուկի երկայնքով ավելի ցածր ինդեքսով ապակե երեսպատման մեջ՝ համաձայն օպտիկամանրաթելային այս հիմնարար սկզբունքի:
Ալիքի վարիչի աշխատանքը միայն մոտավորապես պատկերված է ճառագայթային օպտիկայի միջոցով: Դիէլեկտրիկ ալիքատարի լրիվ դաշտային նկարագրության համար Մաքսվելի հավասարումները կարող են լուծվել վերլուծական կամ թվային եղանակով։
Օպտիկական ալիքատարի օրինակ
Դիէլեկտրիկ սալաքարային ալիքատարները, որոնք նաև հայտնի են որպես հարթ ալիքատարներ, հավանաբար օպտիկական ալիքատարների ամենահիմնական տեսակն են:
Զանգվածային ալիքատար ցանցերը, ակուստո-օպտիկական զտիչները և մոդուլյատորները ընդամենը մի քանի սարքեր են, որոնք կարող են օգտագործել սալաքարային ալիքատարներ՝ իրենց պարզության պատճառով:
Սալերի ալիքատարները հաճախ օգտագործվում են նաև որպես խաղալիքների մոդելներ:
Նյութերի երեք շերտեր, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի հստակ դիէլեկտրական հաստատուն, համակցված են՝ ձևավորելով սալաքարային ալիքատարը, որը կարող է անորոշ ժամանակով տարածվել նրանց միջև միջերեսներին զուգահեռ ուղղություններով:
Եթե կենտրոնական շերտը ունի ավելի բարձր բեկման ինդեքս, քան արտաքին շերտերը, լույսը պարունակվում է միջին շերտում ընդհանուր ներքին արտացոլման միջոցով:
Երկչափ ալիքատարի որոշ օրինակներ
Շերտավոր ալիքատար
Հիմնականում շերտի շերտը, որը սեղմված է երեսպատման շերտերի միջև, կազմում է շերտի ալիքատարը:
Սալային ալիքատարի ուղղորդող շերտը սահմանափակված է երկու լայնակի ուղղություններով, այլ ոչ թե մեկով, ինչը հանգեցնում է ուղղանկյուն ալիքատարի ամենապարզ օրինակին: Ե՛վ ինտեգրված օպտիկական սխեմաները, և՛ լազերային դիոդները օգտագործում են ուղղանկյուն ալիքատարներ:
Նրանք հաճախ ծառայում են որպես օպտիկական մասերի հիմք, ինչպիսիք են Mach-Zehnder ինտերֆերոմետրերը և ալիքի երկարության բաժանման մուլտիպլեքսորները: Շատ անգամ, ուղղանկյուն օպտիկական ալիքատարները օգտագործվում են լազերային դիոդների խոռոչներ կառուցելու համար:
Ուղղանկյուն ձևով օպտիկական ալիքատարներ ստեղծելու համար սովորաբար օգտագործվում է հարթ տեխնիկա:
Կողային ալիքատար
Կողքի ալիքատարում ուղղորդող շերտը, ըստ էության, սալաքար է, որի վրա ծածկված է շերտ (կամ մի քանի շերտեր):
Բազմաշերտ կողային կառույցներում հնարավոր է մոտ միասնության սահմանափակումը, ինչպես նաև ալիքի երկու չափսերի սահմանափակումը կողի ալիքատարներում:
Ֆոտոնային բյուրեղյա ալիքատար և հատվածավորված ալիքատար
Իրենց տարածման ճանապարհին օպտիկական ալիքատարները սովորաբար պահպանում են մշտական խաչմերուկ: Սա իրավիճակ է, օրինակ, շերտի և կողային ալիքատարների դեպքում:
Օգտագործելով այսպես կոչված Բլոխ ռեժիմները, ալիքատարները կարող են նաև պարբերական տատանումներ ունենալ իրենց խաչմերուկում և, այնուամենայնիվ, լույսը փոխանցել առանց որևէ կորստի:
Այս ալիքատարները դասակարգվում են որպես ֆոտոնային բյուրեղյա ալիքատարներ (2D կամ 3D նախշերով) կամ հատվածավորված ալիքատարներ (տարածման ուղղությամբ 1D նախշերով):
Լազերային մակագրված ալիքատար
Ֆոտոնիկայի արդյունաբերությունն այն է, որտեղ առավել օգտակար են օպտիկական ալիքատարները: Էլեկտրական չիպերի և օպտիկական մանրաթելերի միջև ինտեգրումը հնարավոր է դառնում ալիքատարները 3D տարածության մեջ տեղադրելով:
Հեռահաղորդակցության ալիքի երկարություններում ինֆրակարմիր լույսի մեկ ռեժիմ կարող է տարածվել՝ օգտագործելով նման ալիքատարներ, որոնք նաև ստեղծվել են օպտիկական ազդանշաններ փոխանցելու մուտքային և ելքային կայքերի միջև՝ չափազանց փոքր կորուստներով:
Օպտիկական ալիքատարների օգտագործումը
Միկրոալիքային կապի, հեռարձակման և ռադարային համակարգերում ալիքատարը էլեկտրամագնիսական սնուցման գիծ է: Ալիքի ուղեցույցը պատրաստված է ուղղանկյուն կամ գլանաձև մետաղական խողովակից կամ խողովակից:
Էլեկտրամագնիսական դաշտը տարածվում է երկայնական: Եղջյուրի և ափսեի ալեհավաքները ալիքատարների ամենատիպիկ հավելվածներն են:
Օպտիկական մանրաթել. դա ալիքատար է:
Ընդհանուր ներքին արտացոլումը, որը կարգավորում է օպտիկական մանրաթելերի աշխատանքը, կարելի է համարել որպես լույսի ալիքատար:
Եթե անկման անկյունն ավելի մեծ է, քան կրիտիկական անկյունը, ապա ընդհանուր ներքին արտացոլումը տեղի է ունենում, երբ տարածվող ալիքը հանդիպում է երկու տարբեր նյութերի սահմանին:
Եզրափակում
Եզրափակելով, օպտիկական ալիքատարը մի կառույց է, որը «առաջնորդում է» լույսի ալիքը՝ թույլ չտալով այն ճանապարհորդել այլ ուղղությամբ, քան ցանկալի է: Բժշկական արդյունաբերության մեջ օպտիկական մանրաթելերը հաճախ օգտագործվում են ինչպես ախտորոշման, այնպես էլ թերապիայի համար:
Օպտիկական մանրաթելերից պատրաստված ճկուն թելեր կարող են տեղադրվել թոքերի, արյան զարկերակների և այլ օրգանների մեջ։ Մեկ երկար խողովակում օպտիկական մանրաթելերի երկու կապոց է գտնվում էնդոսկոպի՝ բժշկական սարքի ներսում:
Մանրամասն պատկերը ստեղծվում է՝ լույսն ուղղելով դեպի փորձարկվող հյուսվածքը մի կապոցում, մինչդեռ դրանից արտացոլված լույսը ստանում է մյուս փաթեթում: Էնդոսկոպները կարող են կատարվել մարմնի որոշ մասեր կամ հոդերի հետազոտման համար, օրինակ՝ ծնկները:
Թողնել գրառում