Bab lan Paragraf[Singidaken][Tampilake]
Objek fisik sing ngarahake gelombang elektromagnetik ing spektrum optik diarani pandu gelombang optik.
Waveguides dielektrik transparan sing kasusun saka plastik lan kaca, uga serat optik, minangka wangun khas pandu gelombang optik.
Rentang spasial sing bisa nyebarake cahya diwatesi dening pandu gelombang optik, yaiku piranti sing ora homogen sacara spasial kanggo ngarahake cahya.
Biasane, pandu gelombang nduweni bagean sing indeks bias luwih dhuwur tinimbang medium ing sakubenge (disebut cladding).
Ing artikel iki, kita bakal nliti prinsip pandu gelombang optik, sawetara conto, lan liya-liyane.
Pambuka kanggo waveguide optik
Blok bangunan dhasar piranti fotonik yaiku pandu gelombang optik, sing ngarahake, pasangan, ngalih, dibagi, multipleks, lan sinyal optik demultiplex.
Nggunakake teknologi planar, sing padha karo mikroelektronik, pandu gelombang pasif, komponen elektrooptik, pemancar, panrima, lan elektronik nyopir kabeh bisa digabung dadi siji chip.
Kinerja piranti pandu gelombang gumantung ing macem-macem faktor, kalebu geometri, dawane gelombang, distribusi lapangan awal, informasi materi, lan kahanan nyopir elektrooptik, sanajan fungsine wis ditliti lan dimangerteni sacara ekstensif.
Sadurunge nggawe gadget, paramèter tartamtu kudu disetel. Amarga akeh sumber daya sing dibutuhake kanggo nggawe chip, modeling sing tepat penting kanggo sirkuit optoelektronik skala gedhe.
Mode Waveguide, kopling mode, mundhut, lan gain, uga transmisi sinyal cahya, kabeh simulasi ing desain waveguide optik.
Piranti pandu gelombang diterangake ing salah sawijining bagean data entri kanthi geometri, faktor manufaktur, lan konstanta materi.
Data waveguide saenipun kudu input nggunakake tata letak proyek karo piranti lunak sing uga bisa ngatur paramèter manufaktur.
Kanggo nyetel komputasi numerik, ngetik data uga kalebu komponen liyane. Ing donya sing sampurna, sistem input bakal ndhelikake utawa mbatesi spesifik komputasi numerik.
Nanging amarga modeling waveguide kerep nggunakake prosedur numerik sing rumit, sampeyan kudu ngerti sawetara unsur angka sing ndasari.
Sirkuit fotonik dibangun nganggo pandu gelombang. Jejeg rute ing sadawane pusat pandu gelombang yaiku definisi jembaré pandu gelombang, manawa tetep utawa ganti.
Principal dhasar saka Waveguide Optical
Kaya sing ditampilake ing gambar kasebut, konsep optik geometris utawa sinar bisa digunakake kanggo ngirim ide dhasar sing ndhukung pandu gelombang optik.
Refraksi yaiku proses cahya sing mlebu ing materi sing duwe indeks bias luwih dhuwur mlengkung menyang normal.
Coba kasus cahya mlebu kaca saka udhara. Padha karo carane cahya obah ing cara liyane, saka kaca menyang udhara, tindakake rute padha lan nyimpang saka biasanipun. Amarga simetri kuwalikan wektu, asil iki. Sampeyan bisa kanggo peta saben sinar ing udhara menyang sinar ing kaca.
Ana hubungan siji-kanggo-siji. Nanging sawetara sinar cahya ing kaca ora kejawab amarga refraksi. Refleksi internal total, sing nangkep cahya sing isih ana ing kaca, yaiku mekanisme kerja.
Ing amba liwat amba kritis, lagi kedadean ing kontak kaca-udhara. Ing formulasi sing luwih canggih sing dibangun ing fungsi Green, sinar tambahan iki ana hubungane karo kepadatan negara sing luwih gedhe.
Ing pandu arah gelombang dielektrik, kita bisa nangkep lan ngarahake cahya kanthi nggunakake refleksi internal total. Sinar cahya abang nggambarake permukaan ndhuwur lan ngisor medium indeks dhuwur.
Anggere slab mlengkung mboko sithik, bisa diarahake sanajan mlengkung utawa mlengkung. Cahya dipandu ing sadawane inti kaca indeks dhuwur ing cladding kaca indeks ngisor miturut prinsip dhasar iki ing serat optik.
Operasi Waveguide mung digambarake kanthi optik sinar. Kanggo katrangan lengkap babagan pandu gelombang dielektrik, persamaan Maxwell bisa ditanggulangi kanthi analitis utawa numerik.
Contoh Waveguide Optik
Waveguides slab dielektrik, uga dikenal minangka pandu gelombang planar, bisa uga minangka pandu gelombang optik sing paling dhasar.
Kisi-kisi pandu gelombang sing disusun, saringan akusto-optik, lan modulator mung sawetara piranti on-chip sing bisa nggunakake pandu gelombang slab amarga kesederhanaan.
Waveguides slab uga asring digunakake minangka model dolanan.
Telung lapisan bahan, saben duwe konstanta dielektrik sing béda, digabungake kanggo mbentuk waveguide slab, sing bisa ngluwihi tanpa wates ing arah sing sejajar karo antarmuka ing antarane.
Yen lapisan tengah nduweni indeks bias sing luwih dhuwur tinimbang lapisan njaba, cahya ana ing lapisan tengah liwat refleksi internal total.
Sawetara conto Waveguide 2 Dimensi
Pandhu gelombang Strip
Sejatine, Strip saka lapisan sing squeezed ing antarane lapisan cladding apa sing nggawe waveguide Strip.
Lapisan panuntun gelombang slab diwatesi ing loro arah transversal tinimbang mung siji, nyebabake conto paling gampang saka pandu gelombang persegi panjang. Sirkuit optik terpadu lan dioda laser nggunakake pandu gelombang persegi panjang.
Padha kerep dadi dhasar kanggo bagean optik kayata interferometer Mach-Zehnder lan multiplexer divisi dawa gelombang. Kaping pirang-pirang, pandu gelombang optik persegi panjang digunakake kanggo mbangun rongga dioda laser.
Teknik planar biasane digunakake kanggo nggawe pandu gelombang optik kanthi bentuk persegi panjang.
Pandhu gelombang iga
Ing waveguide rib, lapisan panuntun ateges slab karo Strip (utawa sawetara ngudani) overlay ing ndhuwur.
Ing struktur iga multi-lapisan, kurungan cedhak-kesatuan bisa uga kurungan gelombang ing rong dimensi ing pandu gelombang iga.
Waveguide kristal fotonik lan pandu gelombang segmen
Sadawane jalur panyebaran, pandu gelombang optik biasane njaga bagean silang sing konstan. Iki kahanan, contone, karo strip lan rib waveguides.
Kanthi nggunakake mode Bloch, pandu gelombang uga bisa duwe variasi periodik ing bagean silang lan ngirimake cahya tanpa mundhut.
Waveguides iki diklasifikasikaké minangka pandu gelombang kristal fotonik (kanthi pola 2D utawa 3D) utawa pandu gelombang segmen (kanthi pola 1D ing arah propagasi).
Waveguide sing ditulis laser
Industri fotonik minangka papan pandu gelombang optik sing paling migunani. Integrasi antarane chip listrik lan serat optik bisa ditindakake kanthi nyetel pandu gelombang ing ruang 3D.
Mode siji cahya inframerah ing dawa gelombang telekomunikasi bisa disebarake nggunakake pandu gelombang kasebut, sing uga disetel kanggo nggawa sinyal optik ing antarane situs input lan output kanthi mundhut sithik banget.
Waveguide optik nggunakake
Ing komunikasi gelombang mikro, penyiaran, lan sistem radar, pandu gelombang minangka jalur feed elektromagnetik. Waveguide digawe saka pipa logam utawa tabung sing persegi panjang utawa silinder.
Medan elektromagnetik nyebar longitudinal. Antena tanduk lan piring minangka aplikasi pandu gelombang sing paling khas.
Serat optik - iku waveguide?
Refleksi internal total, sing ngatur fungsi serat optik, bisa dianggep minangka pandu gelombang cahya.
Yen sudut kedadeyan luwih gedhe tinimbang sudut kritis, refleksi internal total kedadeyan nalika gelombang panyebaran nemoni wates antarane rong bahan sing beda.
kesimpulan
Kesimpulane, waveguide optik minangka struktur sing "nuntun" gelombang cahya kanthi nyegah saka lelungan ing arah sing beda tinimbang sing dikarepake. Ing industri medis, serat optik asring digunakake kanggo diagnosa lan terapi.
Untaian fleksibel sing digawe saka serat optik bisa diselehake ing paru-paru, arteri getih, lan organ liyane. Siji tabung dawa ngemot rong bungkus serat optik ing endoskop, piranti medis.
Gambar sing rinci digawe kanthi ngarahake cahya menyang jaringan sing diuji ing siji bundel nalika nampa cahya sing dibayangke saka bundel liyane. Endoskop bisa digawe kanggo mriksa bagean awak utawa sendi tartamtu, kayata dhengkul.
Ninggalake a Reply