មាតិកា[លាក់][បង្ហាញ]
វត្ថុរូបវន្តដែលដឹកនាំរលកអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិចក្នុងវិសាលគមអុបទិកត្រូវបានគេហៅថា មគ្គុទ្ទេសក៍រលកអុបទិក។
មគ្គុទ្ទេសក៍រលកឌីអេឡិចត្រិចថ្លាដែលផ្សំឡើងពីផ្លាស្ទិច និងកញ្ចក់ ក៏ដូចជាសរសៃអុបទិក គឺជាទម្រង់ធម្មតានៃមគ្គុទ្ទេសក៍រលកអុបទិក។
ជួរលំហដែលពន្លឺអាចសាយភាយត្រូវបានរារាំងដោយឧបករណ៍នាំរលកអុបទិក ដែលជាឧបករណ៍មិនដូចគ្នាក្នុងលំហសម្រាប់ដឹកនាំពន្លឺ។
ជាធម្មតា មគ្គុទ្ទេសក៍រលកមានផ្នែកមួយដែលសន្ទស្សន៍ចំណាំងបែរគឺខ្ពស់ជាងឧបករណ៍ផ្ទុកជុំវិញ (ហៅថា cladding) ។
នៅក្នុងអត្ថបទនេះ យើងនឹងពិនិត្យមើលគោលការណ៍ណែនាំរលកអុបទិក ឧទាហរណ៍មួយចំនួន និងច្រើនទៀត។
ការណែនាំអំពីរលកអុបទិក
ប្លុកអគារជាមូលដ្ឋាននៃឧបករណ៍ photonic គឺអុបទិក waveguides ដែលដឹកនាំ, couple, switch, divide, multiplex, and demultiplex optical signals។
ការប្រើប្រាស់បច្ចេកវិជ្ជា Planar ដែលស្រដៀងនឹងមីក្រូអេឡិចត្រូនិច ឧបករណ៍នាំរលកអកម្ម សមាសធាតុអេឡិចត្រូអុបទិក ឧបករណ៍បញ្ជូន អ្នកទទួល និងអេឡិចត្រូនិចសម្រាប់បើកបរទាំងអស់អាចបញ្ចូលគ្នានៅលើបន្ទះឈីបតែមួយ។
ដំណើរការនៃឧបករណ៍នាំផ្លូវរលកអាស្រ័យលើកត្តាជាច្រើន រួមមានធរណីមាត្រ ប្រវែងរលក ការចែកចាយវាលដំបូង ព័ត៌មានសម្ភារៈ និងលក្ខខណ្ឌនៃការបើកបរដោយ electrooptic ទោះបីជាការពិតដែលថាមុខងាររបស់ពួកគេត្រូវបានសិក្សា និងយល់យ៉ាងទូលំទូលាយក៏ដោយ។
មុនពេលបង្កើតឧបករណ៍ ប៉ារ៉ាម៉ែត្រជាក់លាក់ចាំបាច់ត្រូវកែតម្រូវ។ ដោយសារតែធនធានជាច្រើនត្រូវបានត្រូវការដើម្បីបង្កើតបន្ទះឈីប ការធ្វើគំរូច្បាស់លាស់គឺចាំបាច់សម្រាប់សៀគ្វីអុបតូអេឡិចត្រូនិចខ្នាតធំ។
របៀប Waveguide, mode coupling, loss, and gain ក៏ដូចជាការបញ្ជូនសញ្ញាពន្លឺទាំងអស់ត្រូវបានក្លែងធ្វើនៅក្នុងការរចនារលកអុបទិក។
ឧបករណ៍ណែនាំរលកត្រូវបានពិពណ៌នានៅក្នុងផ្នែកមួយនៃទិន្នន័យបញ្ចូលដោយធរណីមាត្រ កត្តាផលិត និងថេរនៃសម្ភារៈរបស់វា។
ទិន្នន័យណែនាំរលកគួរត្រូវបានបញ្ចូលតាមឧត្ដមគតិដោយប្រើប្លង់គម្រោងជាមួយនឹងកម្មវិធីដែលអាចគ្រប់គ្រងប៉ារ៉ាម៉ែត្រផលិតកម្មផងដែរ។
សម្រាប់ការកំណត់ការគណនាជាលេខ ការបញ្ចូលទិន្នន័យក៏រួមបញ្ចូលសមាសធាតុមួយផ្សេងទៀតផងដែរ។ នៅក្នុងពិភពដ៏ល្អឥតខ្ចោះ ប្រព័ន្ធបញ្ចូលនឹងលាក់ ឬដាក់កម្រិតជាក់លាក់នៃការគណនាលេខ។
ប៉ុន្តែចាប់តាំងពីការធ្វើគំរូតាមរលកធាតុអាកាសជាញឹកញាប់ប្រើនីតិវិធីលេខស្មុគ្រស្មាញ អ្នកត្រូវស្គាល់ធាតុមួយចំនួននៃលេខមូលដ្ឋាន។
សៀគ្វី photonic ត្រូវបានសាងសង់ដោយប្រើ waveguides ។ កាត់កែងទៅនឹងផ្លូវនៅតាមបណ្តោយមជ្ឈមណ្ឌលរលកសញ្ញា គឺជានិយមន័យនៃទទឹងរបស់ waveguide ថាតើថេរ ឬផ្លាស់ប្តូរ។
នាយកមូលដ្ឋាននៃមគ្គុទ្ទេសក៍រលកអុបទិក
ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបភាព គំនិតធរណីមាត្រ ឬកាំរស្មីអុបទិកអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីបង្ហាញពីគំនិតជាមូលដ្ឋានដែលគាំទ្រការដឹកនាំរលកអុបទិក។
ការឆ្លុះគឺជាដំណើរការដែលពន្លឺដែលចូលទៅក្នុងសម្ភារៈដែលមានសន្ទស្សន៍ចំណាំងបែរខ្ពស់បត់ឆ្ពោះទៅរកធម្មតា។
ពិចារណាករណីនៃពន្លឺចូលកញ្ចក់ពីខ្យល់។ ស្រដៀងទៅនឹងរបៀបដែលពន្លឺផ្លាស់ទីទៅផ្លូវផ្សេងទៀត ពីកញ្ចក់ទៅខ្យល់ ដើរតាមផ្លូវដូចគ្នា ហើយងាកចេញពីធម្មតា។ ដោយសារតែស៊ីមេទ្រីបញ្ច្រាសពេលវេលា លទ្ធផលនេះ។ វាអាចធ្វើទៅបានដើម្បីគូសផែនទីកាំរស្មីនីមួយៗនៅលើអាកាសទៅនឹងកាំរស្មីនៅក្នុងកញ្ចក់។
ទំនាក់ទំនងមួយទៅមួយមាន។ ប៉ុន្តែកាំរស្មីពន្លឺមួយចំនួននៅក្នុងកញ្ចក់ត្រូវបានខកខានដោយសារការឆ្លុះ។ ការឆ្លុះបញ្ចាំងខាងក្នុងសរុប ដែលចាប់ពន្លឺដែលនៅសល់ក្នុងកញ្ចក់ គឺជាយន្តការនៅកន្លែងធ្វើការ។
នៅមុំមួយពីលើមុំសំខាន់ ពួកវាជាឧប្បត្តិហេតុនៅលើទំនាក់ទំនងកញ្ចក់។ នៅក្នុងទម្រង់ស្មុគ្រស្មាញកាន់តែច្រើនដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅលើមុខងាររបស់បៃតង កាំរស្មីបន្ថែមទាំងនេះទាក់ទងទៅនឹងដង់ស៊ីតេធំជាងនៃរដ្ឋ។
នៅក្នុងការណែនាំអំពីរលក dielectric យើងអាចចាប់យក និងដឹកនាំពន្លឺដោយប្រើការឆ្លុះបញ្ចាំងខាងក្នុងសរុប។ កាំរស្មីពន្លឺពណ៌ក្រហមឆ្លុះបញ្ចាំងពីផ្ទៃខាងលើ និងខាងក្រោមរបស់ឧបករណ៍ផ្ទុកសន្ទស្សន៍ខ្ពស់
ដរាបណាបន្ទះក្តារបត់ជាបណ្តើរៗ វាអាចតម្រង់ទិសបាន ទោះបីជាវាកោង ឬពត់ក៏ដោយ។ ពន្លឺត្រូវបានដឹកនាំតាមស្នូលកញ្ចក់លិបិក្រមខ្ពស់នៅក្នុងស្រទាប់កញ្ចក់សន្ទស្សន៍ទាប យោងទៅតាមគោលការណ៍គ្រឹះនេះនៅក្នុងខ្សែកាបអុបទិក។
ប្រតិបត្តិការ Waveguide គឺគ្រាន់តែបង្ហាញដោយកាំរស្មីអុបទិកប៉ុណ្ណោះ។ សម្រាប់ការពិពណ៌នាពេញលេញនៃ dielectric waveguide សមីការរបស់ Maxwell អាចត្រូវបានដោះស្រាយដោយការវិភាគ ឬជាលេខ។
ឧទាហរណ៍នៃមគ្គុទ្ទេសក៍រលកអុបទិក
Dielectric slab waveguides ដែលត្រូវបានគេស្គាល់ថាជា planar waveguides ប្រហែលជាប្រភេទមូលដ្ឋានបំផុតនៃ optical waveguides ។
Arrayed waveguide gratings, acousto-optic filters, and modulators គ្រាន់តែជាឧបករណ៍នៅលើ chip មួយចំនួនដែលអាចប្រើ slab waveguides ដោយសារតែភាពសាមញ្ញរបស់វា។
Slab waveguides ក៏ត្រូវបានគេប្រើជាញឹកញាប់ជាគំរូរបស់ក្មេងលេងផងដែរ។
ស្រទាប់បីនៃវត្ថុធាតុដែលនីមួយៗមានថេរ dielectric ជាក់លាក់ត្រូវបានបញ្ចូលគ្នាដើម្បីបង្កើតជាបន្ទះរលកដែលអាចលាតសន្ធឹងដោយគ្មានកំណត់ក្នុងទិសដៅស្របទៅនឹងចំណុចប្រទាក់រវាងពួកវា។
ប្រសិនបើស្រទាប់កណ្តាលមានសន្ទស្សន៍ចំណាំងបែរខ្ពស់ជាងស្រទាប់ខាងក្រៅ នោះពន្លឺត្រូវបានផ្ទុកនៅក្នុងស្រទាប់កណ្តាលតាមរយៈការឆ្លុះបញ្ចាំងខាងក្នុងសរុប។
ឧទាហរណ៍មួយចំនួននៃ មគ្គុទ្ទេសក៍រលក 2 វិមាត្រ
មគ្គុទ្ទេសក៍រលក
ជាទូទៅ បន្ទះនៃស្រទាប់ដែលត្រូវបានច្របាច់រវាងស្រទាប់ cladding គឺជាអ្វីដែលបង្កើតជាបន្ទះរលក។
ស្រទាប់នាំផ្លូវរបស់ slab waveguide ត្រូវបានរឹតបន្តឹងក្នុងទិសដៅឆ្លងកាត់ទាំងពីរ ជាជាងធម្មតាមួយ ដែលបណ្តាលឱ្យមានឧទាហរណ៍សាមញ្ញបំផុតនៃ waveguide រាងចតុកោណ។ ទាំងសៀគ្វីអុបទិករួមបញ្ចូលគ្នា និង diodes ឡាស៊ែរ ប្រើឧបករណ៍រលករាងចតុកោណ។
ពួកវាច្រើនតែបម្រើជាមូលដ្ឋានគ្រឹះសម្រាប់ផ្នែកអុបទិកដូចជា Mach-Zehnder interferometers និងឧបករណ៍ពង្រីករលកចម្ងាយ។ ជាច្រើនដង មគ្គុទ្ទេសក៍រលកអុបទិករាងចតុកោណ ត្រូវបានប្រើដើម្បីបង្កើតប្រហោងនៃឌីយ៉ូតឡាស៊ែរ។
បច្ចេកទេសប្លង់មួយត្រូវបានប្រើជាធម្មតាដើម្បីបង្កើតឧបករណ៍រលកអុបទិកដែលមានរាងចតុកោណ។
មគ្គុទ្ទេសក៍រលកឆ្អឹងជំនី
នៅក្នុង rib waveguide ស្រទាប់ណែនាំគឺសំខាន់ជាបន្ទះដែលមានបន្ទះ (ឬច្រូតច្រើន) ត្រួតលើវា។
នៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធឆ្អឹងជំនីពហុស្រទាប់ ការបង្ខាំងនៅជិតគ្នាគឺអាចធ្វើទៅបាន ក៏ដូចជាការបង្ខាំងរលកក្នុងទំហំពីរនៅក្នុង rib waveguides ។
មគ្គុទ្ទេសក៍រលកគ្រីស្តាល់ Photonic និង មគ្គុទ្ទេសក៍រលកដែលបែងចែក
នៅតាមបណ្តោយផ្លូវផ្សព្វផ្សាយរបស់ពួកគេ មគ្គុទ្ទេសក៍រលកអុបទិកជាធម្មតារក្សាផ្នែកឆ្លងកាត់ថេរ។ នេះជាស្ថានភាពជាឧទាហរណ៍ជាមួយនឹងបន្ទះនិងឆ្អឹងជំនីររលក។
ដោយប្រើអ្វីដែលគេហៅថារបៀប Bloch មគ្គុទ្ទេសក៍រលកក៏អាចមានការប្រែប្រួលតាមកាលកំណត់នៅក្នុងផ្នែកឆ្លងកាត់របស់ពួកគេ ហើយនៅតែបញ្ជូនពន្លឺដោយមិនបាត់បង់អ្វីទាំងអស់។
waveguides ទាំងនេះត្រូវបានចាត់ថ្នាក់ជា photonic waveguides (ជាមួយ 2D ឬ 3D patterning) ឬ segmented waveguides (មានលំនាំ 1D តាមទិសដៅនៃការឃោសនា)។
មគ្គុទ្ទេសក៍រលកដែលមានចារឹកឡាស៊ែរ
ឧស្សាហកម្ម photonics គឺជាកន្លែងដែលមគ្គុទ្ទេសក៍រលកអុបទិកមានប្រយោជន៍បំផុត។ ការរួមបញ្ចូលរវាងបន្ទះសៀគ្វីអគ្គិសនី និងសរសៃអុបទិកគឺអាចធ្វើទៅបានដោយការដំឡើងរលកមគ្គុទ្ទេសក៍នៅក្នុងលំហ 3D ។
របៀបតែមួយនៃពន្លឺអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដនៅចម្ងាយរលកទូរគមនាគមន៍អាចត្រូវបានផ្សព្វផ្សាយដោយប្រើរលកសញ្ញាបែបនេះ ដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងផងដែរដើម្បីបញ្ជូនសញ្ញាអុបទិករវាងកន្លែងបញ្ចូល និងទិន្នផលជាមួយនឹងការបាត់បង់តិចតួចបំផុត។
ការប្រើប្រាស់ឧបករណ៍រលកអុបទិក
នៅក្នុងការទំនាក់ទំនង មីក្រូវ៉េវ ការផ្សាយ និងប្រព័ន្ធរ៉ាដា មគ្គុទ្ទេសក៍រលកគឺជាខ្សែបញ្ជូនព័ត៌មានអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច។ មគ្គុទ្ទេសក៍រលកត្រូវបានផលិតចេញពីបំពង់ដែកឬបំពង់ដែលមានរាងចតុកោណកែងឬស៊ីឡាំង។
វាលអេឡិចត្រូម៉ាញេទិករាលដាលតាមបណ្ដោយ។ ស្នែង និងអង់តែនចាន គឺជាកម្មវិធីរលកសញ្ញាធម្មតាបំផុត។
ខ្សែកាបអុបទិក - តើវាជាមគ្គុទ្ទេសក៍រលកទេ?
ការឆ្លុះបញ្ចាំងខាងក្នុងសរុប ដែលគ្រប់គ្រងរបៀបមុខងាររបស់សរសៃអុបទិក អាចត្រូវបានគិតថាជារលកពន្លឺ។
ប្រសិនបើមុំនៃឧប្បត្តិហេតុធំជាងមុំសំខាន់ ការឆ្លុះបញ្ចាំងខាងក្នុងសរុបកើតឡើងនៅពេលដែលរលកសាយភាយប៉ះនឹងព្រំដែនរវាងវត្ថុធាតុពីរផ្សេងគ្នា។
សន្និដ្ឋាន
សរុបសេចក្តីមក មគ្គុទ្ទេសក៍រលកអុបទិកគឺជារចនាសម្ព័ន្ធដែល "ណែនាំ" រលកពន្លឺដោយការពារវាពីការធ្វើដំណើរក្នុងទិសដៅផ្សេងពីអ្វីដែលចង់បាន។ នៅក្នុងឧស្សាហកម្មវេជ្ជសាស្ត្រ សរសៃអុបទិកត្រូវបានប្រើប្រាស់ជាញឹកញាប់សម្រាប់ទាំងការធ្វើរោគវិនិច្ឆ័យ និងការព្យាបាល។
ខ្សែដែលអាចបត់បែនបានដែលធ្វើពីសរសៃអុបទិកអាចដាក់ចូលទៅក្នុងសួត សរសៃឈាម និងសរីរាង្គផ្សេងៗទៀត។ បំពង់វែងមួយផ្ទុកនូវបណ្តុំនៃសរសៃអុបទិកពីរនៅខាងក្នុងឧបករណ៍ endoscope ដែលជាឧបករណ៍វេជ្ជសាស្ត្រ។
រូបភាពលម្អិតត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយការដឹកនាំពន្លឺឆ្ពោះទៅរកជាលិកាដែលស្ថិតក្រោមការធ្វើតេស្តនៅក្នុងបាច់មួយ ខណៈពេលដែលទទួលពន្លឺដែលឆ្លុះបញ្ចាំងពីវានៅក្នុងបាច់ផ្សេងទៀត។ Endoscopes អាចត្រូវបានធ្វើឡើងដើម្បីពិនិត្យផ្នែករាងកាយ ឬសន្លាក់មួយចំនួន ដូចជាជង្គង់ជាដើម។
សូមផ្ដល់យោបល់