Мазмұны[Жасыру][Көрсету]
Оптикалық спектрдегі электромагниттік толқындарды бағыттайтын физикалық объект оптикалық толқын өткізгіш деп аталады.
Пластмассадан және шыныдан, сондай-ақ оптикалық талшықтан тұратын мөлдір диэлектрлік толқын өткізгіштер оптикалық толқын өткізгіштердің типтік формалары болып табылады.
Жарық таралатын кеңістіктік диапазон жарықты бағыттауға арналған кеңістікте біртекті емес құрылғы болып табылатын оптикалық толқын өткізгішпен шектеледі.
Әдетте, толқын өткізгіште сыну көрсеткіші қоршаған ортадан жоғары болатын бөлім бар (жабын деп аталады).
Бұл мақалада біз оптикалық толқын өткізгіштің принциптерін, кейбір мысалдарды және т.б. қарастырамыз.
Оптикалық толқын өткізгішке кіріспе
Фотонды құрылғылардың негізгі құрылыс блоктары оптикалық сигналдарды бағыттайтын, жұптастыратын, ауыстыратын, бөлетін, мультиплексті және демультиплексті оптикалық толқын өткізгіштер болып табылады.
Микроэлектроникаға ұқсас жазық технологияны пайдалану, пассивті толқын өткізгіштер, электрооптикалық компоненттер, таратқыштар, қабылдағыштар және жетекші электрониканың барлығын бір чипке біріктіруге болады.
Толқын өткізгіш құрылғылардың өнімділігі әртүрлі факторларға, соның ішінде геометрияға, толқын ұзындығына, өрістің бастапқы таралуына, материалдық ақпаратқа және олардың жұмыс істеуі жан-жақты зерттелгеніне және түсінілгеніне қарамастан, электрооптикалық қозғалыс жағдайларына байланысты.
Гаджетті жасамас бұрын белгілі бір параметрлерді реттеу керек. Чипті жасау үшін көптеген ресурстар қажет болғандықтан, үлкен масштабты оптоэлектрондық тізбектер үшін дәл модельдеу өте маңызды.
Толқын өткізгіш режимдері, режимді біріктіру, жоғалту және күшейту, сондай-ақ жарық сигналдарының берілуі оптикалық толқын өткізгіш дизайнында имитацияланады.
Толқынды бағыттаушы құрылғы геометриясы, өндірістік факторлары және материалдық тұрақтылары арқылы енгізу деректерінің бір бөлімінде сипатталған.
Толқынбағдарламасының деректері өндіріс параметрлерін басқара алатын бағдарламалық жасақтамасы бар жоба макетін пайдаланып енгізілуі керек.
Сандық есептеулерді орнату үшін деректерді енгізу басқа компонентті қамтиды. Керемет әлемде енгізу жүйелері сандық есептеулердің ерекшеліктерін жасырады немесе шектейді.
Бірақ толқындық үлгілеу күрделі сандық процедураларды жиі пайдаланатындықтан, сіз негізгі сандық элементтердің кейбір элементтерімен таныс болуыңыз керек.
Фотонды тізбектер толқын өткізгіштердің көмегімен құрастырылады. Толқынбағытының центрі бойымен трассаға перпендикуляр тұрақты немесе өзгермелі толқын өткізгіштің енін анықтау болып табылады.
Оптикалық толқын өткізгіштің негізгі принципі
Суретте көрсетілгендей, геометриялық немесе сәулелік оптика ұғымдары оптикалық толқын өткізгіштерге негізделген іргелі идеяларды жеткізу үшін пайдаланылуы мүмкін.
Сыну - сыну көрсеткіші жоғары материалға түсетін жарықтың қалыптыға қарай иілу процесі.
Әйнекке ауадан түсетін жарықтың жағдайын қарастырайық. Жарықтың басқа жолмен, яғни әйнектен ауаға өтуі сияқты, сол жолмен жүріп, әдеттегіден ауытқиды. Уақыттың кері симметриясының арқасында бұл нәтиже береді. Ауадағы әрбір сәулені шыныдағы сәулемен салыстыруға болады.
Біреуге қатынас бар. Бірақ әйнектегі кейбір жарық сәулелері сыну себебінен өткізіп алынады. Шыныдағы қалған жарықты ұстайтын толық ішкі шағылысу жұмыс істеп тұрған механизм болып табылады.
Критикалық бұрышқа бұрышта олар шыны-ауа контактісіне түседі. Грин функциясына негізделген күрделірек тұжырымдарда бұл қосымша сәулелер күйлердің үлкен тығыздығына сәйкес келеді.
Диэлектрлік толқын өткізгіште біз толық ішкі шағылысу арқылы жарықты түсіріп, бағыттай аламыз. Қызыл жарық сәулелері жоғары индексті ортаның үстіңгі және астыңғы беттерін көрсетеді.
Плита бірте-бірте иілсе, ол қисық немесе иілу кезінде де бағытталуы мүмкін. Жарық талшықты оптикадағы осы негізгі принципке сәйкес төменгі индексті шыны қаптамадағы жоғары индексті шыны өзегі бойымен бағытталады.
Толқын өткізгіштің жұмысы тек сәулелік оптика арқылы шамамен сипатталған. Диэлектрлік толқын өткізгіштің толық өрісті сипаттамасы үшін Максвелл теңдеулерін аналитикалық немесе сандық жолмен шешуге болады.
Оптикалық толқын өткізгіштің мысалы
Жазық толқын өткізгіштер деп те белгілі диэлектрлік тақта толқын өткізгіштері оптикалық толқын өткізгіштердің ең негізгі түрі болуы мүмкін.
Жиынтық толқын өткізгіш торлары, акусто-оптикалық сүзгілер және модуляторлар қарапайымдылығына байланысты тақта толқын өткізгіштерін пайдалана алатын чиптегі бірнеше құрылғылар ғана.
Плиталық толқын бағыттағыштары ойыншық үлгілері ретінде де жиі пайдаланылады.
Әрқайсысының нақты диэлектрлік өтімділігі бар үш материал қабаты біріктіріліп, олардың арасындағы интерфейстерге параллель бағытта шексіз созыла алатын тақта толқын өткізгішін құрайды.
Егер орталық қабаттың сыртқы қабаттарға қарағанда сыну көрсеткіші жоғары болса, жарық толық ішкі шағылысу арқылы ортаңғы қабатта болады.
2 өлшемді толқын өткізгіштің кейбір мысалдары
Жолақты толқын өткізгіш
Негізінде, қаптама қабаттары арасында сығылған қабат жолағы жолақ толқын өткізгішін құрайды.
Тақта толқын өткізгішінің бағыттаушы қабаты бір емес, екі көлденең бағытта да шектелген, нәтижесінде тікбұрышты толқын өткізгіштің қарапайым мысалы пайда болады. Интегралды оптикалық схемалар да, лазерлік диодтар да тікбұрышты толқын өткізгіштерді пайдаланады.
Олар көбінесе Мах-Зендер интерферометрлері және толқын ұзындығын бөлу мультиплексорлары сияқты оптикалық бөліктерге негіз болады. Көптеген рет лазерлік диодтардың қуыстарын салу үшін тікбұрышты оптикалық толқын өткізгіштер қолданылады.
Жазық әдіс әдетте тікбұрышты пішіні бар оптикалық толқын өткізгіштерді жасау үшін қолданылады.
Қабырға толқын бағыттағышы
Қабырғалық толқын өткізгіште бағыттаушы қабат негізінен оның үстіне қабатталған жолақ (немесе бірнеше жолақтар) бар плита болып табылады.
Көпқабатты қабырға құрылымдарында біртұтастыққа жақын оқшаулау, сондай-ақ қабырға толқын өткізгіштерінде екі өлшемді толқынды шектеу мүмкін.
Фотонды кристалды толқын өткізгіш және сегменттелген толқын өткізгіш
Олардың таралу жолында оптикалық толқын өткізгіштер әдетте тұрақты көлденең қиманы сақтайды. Бұл жағдай, мысалы, жолақ пен қабырға толқын бағыттағыштарымен.
Bloch деп аталатын режимдерді пайдалана отырып, толқын өткізгіштер де көлденең қимасында мерзімді өзгерістерге ие бола алады, бірақ жарықты жоғалтпай жібереді.
Бұл толқын өткізгіштер фотонды кристалды толқын өткізгіштер (2D немесе 3D үлгісі бар) немесе сегменттелген толқын өткізгіштер (таралу бағыты бойынша 1D үлгісі бар) ретінде жіктеледі.
Лазермен жазылған толқын өткізгіш
Фотоника индустриясы оптикалық толқын өткізгіштердің ең пайдалы жері болып табылады. Электрлік чиптер мен оптикалық талшықтар арасындағы интеграция 3D кеңістігінде толқын өткізгіштерді орнату арқылы мүмкін болады.
Телекоммуникациялық толқын ұзындығындағы инфрақызыл сәуленің бір режимін осындай толқын өткізгіштер арқылы таратуға болады, олар сондай-ақ өте аз шығынмен кіріс және шығыс тораптары арасында оптикалық сигналдарды тасымалдауға арналған.
Оптикалық толқын өткізгіш қолданылады
Микротолқынды коммуникациялар, хабар тарату және радиолокациялық жүйелерде толқын өткізгіш электромагниттік беру желісі болып табылады. Толқын өткізгіш тікбұрышты немесе цилиндрлік металл құбырдан немесе түтіктен жасалған.
Электромагниттік өріс бойлық бағытта таралады. Мүйіз және тарелка антенналары толқындық бағыттаудың ең типтік қолданбалары болып табылады.
Оптикалық талшық — бұл толқын өткізгіш пе?
Оптикалық талшықтың қалай жұмыс істейтінін басқаратын толық ішкі шағылыстыруды жарық толқын өткізгіші ретінде қарастыруға болады.
Түсу бұрышы критикалық бұрыштан үлкен болса, таралатын толқын екі түрлі материал арасындағы шекараға тап болған кезде толық ішкі шағылысу пайда болады.
қорытынды
Қорытындылай келе, оптикалық толқын өткізгіш - бұл жарық толқынының қажетті бағыттан басқа бағытта қозғалуына жол бермей, оны «бағыттайтын» құрылым. Медициналық өнеркәсіпте оптикалық талшықтар диагностика үшін де, терапия үшін де жиі қолданылады.
Оптикалық талшықтардан жасалған икемді жіптерді өкпеге, қан тамырларына және басқа органдарға салуға болады. Бір ұзын түтік эндоскоптың, медициналық құрылғының ішінде оптикалық талшықтардың екі шоғырын орналастырады.
Егжей-тегжейлі сурет бір бумадағы зерттелетін тінге жарықты бағыттау және одан шағылысқан жарықты екінші байламда қабылдау арқылы жасалады. Эндоскоптар кейбір дене бөліктерін немесе буындарды, мысалы, тізелерді зерттеу үшін жасалуы мүмкін.
пікір қалдыру