Daftar Isi[Bersembunyi][Menunjukkan]
Objek fisik yang mengarahkan gelombang elektromagnetik dalam spektrum optik disebut pemandu gelombang optik.
Waveguides dielektrik transparan terdiri dari plastik dan kaca, serta serat optik, adalah bentuk khas dari optical waveguides.
Rentang spasial di mana cahaya dapat merambat dibatasi oleh pandu gelombang optik, yang merupakan perangkat yang tidak homogen secara spasial untuk mengarahkan cahaya.
Biasanya, pandu gelombang memiliki bagian di mana indeks bias lebih tinggi dari media sekitarnya (disebut cladding).
Pada artikel ini, kita akan memeriksa prinsip pandu gelombang optik, beberapa contoh, dan banyak lagi.
Pengantar pandu gelombang optik
Blok bangunan dasar perangkat fotonik adalah pandu gelombang optik, yang mengarahkan, memasangkan, mengganti, membagi, multipleks, dan sinyal optik demultipleks.
Menggunakan teknologi planar, yang mirip dengan mikroelektronika, pandu gelombang pasif, komponen elektrooptik, pemancar, penerima, dan elektronik penggerak semuanya dapat digabungkan menjadi satu chip.
Kinerja perangkat pandu gelombang tergantung pada berbagai faktor, termasuk geometri, panjang gelombang, distribusi medan awal, informasi material, dan kondisi penggerak elektrooptik, meskipun fakta bahwa fungsinya telah dipelajari dan dipahami secara ekstensif.
Sebelum membuat gadget, parameter tertentu perlu disetel. Karena begitu banyak sumber daya yang dibutuhkan untuk membuat sebuah chip, pemodelan yang tepat sangat penting untuk sirkuit optoelektronik skala besar.
Mode Waveguide, mode coupling, loss, dan gain, serta transmisi sinyal cahaya, semuanya disimulasikan dalam desain pandu gelombang optik.
Perangkat waveguide dijelaskan dalam satu bagian dari data entri dengan geometri, faktor manufaktur, dan konstanta material.
Data pandu gelombang idealnya harus dimasukkan menggunakan tata letak proyek dengan perangkat lunak yang juga dapat mengelola parameter manufaktur.
Untuk pengaturan perhitungan numerik, memasukkan data juga mencakup komponen lain. Di dunia yang sempurna, sistem input akan menyembunyikan atau membatasi spesifikasi komputasi numerik.
Tetapi karena pemodelan pandu gelombang sering menggunakan prosedur numerik yang kompleks, Anda harus terbiasa dengan beberapa elemen numerik yang mendasarinya.
Sirkuit fotonik dibangun menggunakan pandu gelombang. Tegak lurus dengan rute sepanjang pusat pandu gelombang adalah definisi lebar pandu gelombang, apakah tetap atau berubah.
Prinsip Dasar pandu gelombang Optik
Seperti yang ditunjukkan pada gambar, konsep geometris atau optik sinar dapat digunakan untuk menyampaikan ide-ide dasar yang mendasari pandu gelombang optik.
Pembiasan adalah proses di mana cahaya yang masuk ke bahan yang memiliki indeks bias lebih tinggi membelok ke arah normal.
Pertimbangkan kasus cahaya masuk kaca dari udara. Mirip dengan bagaimana cahaya bergerak ke arah lain, dari kaca ke udara, mengikuti rute yang sama dan menyimpang dari biasanya. Karena simetri pembalikan waktu, hasil ini. Dimungkinkan untuk memetakan setiap sinar di udara ke sinar di kaca.
Ada hubungan satu-ke-satu. Tetapi beberapa sinar cahaya di kaca terlewatkan karena pembiasan. Refleksi internal total, yang menjebak cahaya yang tersisa di kaca, adalah mekanisme yang bekerja.
Pada sudut di atas sudut kritis, mereka datang pada kontak kaca-udara. Dalam formulasi yang lebih canggih yang dibangun di atas fungsi Green, sinar tambahan ini berkorelasi dengan kepadatan keadaan yang lebih besar.
Dalam pandu gelombang dielektrik, kita dapat menangkap dan mengarahkan cahaya dengan menggunakan refleksi internal total. Sinar lampu merah memantulkan permukaan atas dan bawah medium indeks tinggi.
Selama pelat menekuk secara bertahap, pelat dapat diarahkan bahkan ketika melengkung atau bengkok. Cahaya dipandu sepanjang inti kaca indeks tinggi dalam kelongsong kaca indeks yang lebih rendah sesuai dengan prinsip dasar dalam serat optik ini.
Operasi pandu gelombang hanya digambarkan secara kasar oleh optik sinar. Untuk deskripsi bidang penuh dari pandu gelombang dielektrik, persamaan Maxwell dapat diselesaikan secara analitik atau numerik.
Contoh pandu gelombang optik
Pemandu gelombang pelat dielektrik, juga dikenal sebagai pemandu gelombang planar, mungkin merupakan jenis pemandu gelombang optik yang paling dasar.
Kisi-kisi pandu gelombang yang tersusun, filter akustik-optik, dan modulator hanyalah beberapa perangkat on-chip yang dapat menggunakan pandu gelombang pelat karena kesederhanaannya.
Waveguides slab juga sering digunakan sebagai model mainan.
Tiga lapisan bahan, masing-masing memiliki konstanta dielektrik yang berbeda, digabungkan untuk membentuk pandu gelombang pelat, yang dapat memanjang tanpa batas dalam arah paralel dengan antarmuka di antara mereka.
Jika lapisan tengah memiliki indeks bias lebih tinggi daripada lapisan luar, cahaya terkandung di lapisan tengah melalui refleksi internal total.
Beberapa contoh pandu gelombang 2 Dimensi
Pemandu gelombang strip
Pada dasarnya, strip dari lapisan yang terjepit di antara lapisan kelongsong adalah apa yang membentuk pandu gelombang strip.
Lapisan pemandu pandu gelombang slab dibatasi di kedua arah melintang daripada hanya satu, menghasilkan contoh paling sederhana dari pandu gelombang persegi panjang. Baik sirkuit optik terintegrasi dan dioda laser menggunakan pandu gelombang persegi panjang.
Mereka sering berfungsi sebagai dasar untuk bagian optik seperti interferometer Mach-Zehnder dan multiplexer divisi panjang gelombang. Sering kali, pandu gelombang optik persegi panjang digunakan untuk membangun rongga dioda laser.
Teknik planar biasanya digunakan untuk membuat pandu gelombang optik dengan bentuk persegi panjang.
Pemandu gelombang tulang rusuk
Dalam pandu gelombang rusuk, lapisan pemandu pada dasarnya adalah lempengan dengan strip (atau beberapa strip) dilapis di atasnya.
Dalam struktur rusuk multi-lapisan, pengekangan dekat-kesatuan dimungkinkan serta pengekangan gelombang dalam dua dimensi dalam pandu gelombang rusuk.
Waveguide kristal fotonik dan waveguide tersegmentasi
Sepanjang jalur propagasi mereka, pandu gelombang optik biasanya menjaga penampang konstan. Ini adalah situasinya, misalnya, dengan pandu gelombang strip dan rib.
Dengan menggunakan apa yang disebut mode Bloch, pandu gelombang juga dapat memiliki variasi periodik dalam penampangnya dan mentransmisikan cahaya tanpa kehilangan apapun.
Waveguides ini diklasifikasikan sebagai waveguides kristal fotonik (dengan pola 2D atau 3D) atau waveguides tersegmentasi (dengan pola 1D sepanjang arah propagasi).
Pemandu gelombang bertulisan laser
Industri fotonik adalah tempat pandu gelombang optik paling berguna. Integrasi antara chip listrik dan serat optik dimungkinkan dengan menyiapkan pandu gelombang dalam ruang 3D.
Mode tunggal cahaya inframerah pada panjang gelombang telekomunikasi dapat disebarkan menggunakan pandu gelombang tersebut, yang juga diatur untuk membawa sinyal optik antara lokasi input dan output dengan kerugian yang sangat kecil.
Panduan gelombang optik menggunakan
Dalam komunikasi gelombang mikro, penyiaran, dan sistem radar, pandu gelombang adalah saluran umpan elektromagnetik. Waveguide terbuat dari pipa logam atau tabung yang berbentuk persegi panjang atau silinder.
Medan elektromagnetik menyebar secara longitudinal. Antena klakson dan antena piringan adalah aplikasi pemandu gelombang yang paling umum.
Serat optik—apakah itu pandu gelombang?
Refleksi internal total, yang mengatur bagaimana fungsi serat optik, dapat dianggap sebagai pandu gelombang cahaya.
Jika sudut datang lebih besar dari sudut kritis, refleksi internal total terjadi ketika gelombang yang merambat bertemu perbatasan antara dua bahan yang berbeda.
Kesimpulan
Kesimpulannya, pemandu gelombang optik adalah struktur yang "membimbing" gelombang cahaya dengan mencegahnya merambat ke arah yang berbeda dari yang diinginkan. Dalam industri medis, serat optik sering digunakan untuk diagnosis dan terapi.
Untaian fleksibel yang terbuat dari serat optik dapat ditempatkan ke dalam paru-paru, arteri darah, dan organ lainnya. Satu tabung panjang menampung dua bundel serat optik di dalam endoskop, perangkat medis.
Gambar detail dibuat dengan mengarahkan cahaya ke jaringan yang diuji dalam satu bundel sambil menerima cahaya yang dipantulkan darinya di bundel lainnya. Endoskopi dapat dilakukan untuk memeriksa bagian tubuh atau persendian tertentu, seperti lutut.
Tinggalkan Balasan