Table of Contents[Veşartin][Rêdan]
Tiştek fizîkî ya ku pêlên elektromagnetîk di spektruma optîkî de rêve dike, jê re rêvekirina pêlê optîkî tê gotin.
Pêşkêşên pêlên dielektrîkî yên zelal ên ku ji plastîk û cam pêk tên, û her weha fîbera optîkî, formên tîpîk ên pêlên optîkî ne.
Rêjeya fezayî ya ku ronî dikare tê de belav bibe, ji hêla pêlêkek optîkî ve, ku amûrek nehomojen a cîhê ye ji bo rêvekirina ronahiyê, tê sînordar kirin.
Bi gelemperî, rêveberek pêlek xwedan beşek e ku indexa vekêşanê ji navgîna derdorê bilindtir e (ku jê re tê gotin tê gotin).
Di vê gotarê de, em ê prensîbên rêberiya pêlên optîkî, hin mînakan û hêj bêtir lêkolîn bikin.
Destpêka pêlêkêşa optîkî
Avahiyên bingehîn ên cîhazên fotonîkî rêgezên pêlên optîkî ne, ku îşaretên optîkî rasterast, hevûdu, guheztin, dabeşkirin, pirreng û demultipleks dikin.
Bikaranîna teknolojiya planar, ku dişibihe mîkroelektronîkê, pêlên pasîf, hêmanên elektrooptîkî, veguhêz, wergir, û elektronîkên ajotinê hemî dikarin li ser yek çîpê bêne hev kirin.
Performansa cîhazên pêlkêş bi gelek faktoran ve girêdayî ye, di nav de geometrî, dirêjahiya pêlê, belavkirina zeviyê ya destpêkê, agahdariya materyalê, û mercên ajotina elektrooptîk, tevî vê yekê ku fonksiyona wan bi berfirehî hatî lêkolîn û fêm kirin.
Berî çêkirina amûrek, pêdivî ye ku hin parametre werin guheztin. Ji ber ku ji bo afirandina çîpek gelek çavkanî hewce ne, modela rastîn ji bo çerxên optoelektronîkî yên mezin pêdivî ye.
Modên pêlêkêş, hevgirtina modê, windakirin û qezenckirin, û her weha veguheztina sînyalên ronahiyê, hemî di sêwirana pêlêkêş a optîkî de têne simul kirin.
Amûra pêlkêşê di yek beşê daneyên têketinê de ji hêla geometriya xwe, faktorên çêkirinê, û berdewamên materyalê ve tê vegotin.
Pêdivî ye ku daneya rêvebirê bi îdeal bi karanîna nexşeyek projeyek bi nermalava ku di heman demê de dikare parametreyên hilberînê jî birêve bibe were têkevin.
Ji bo danîna hesabên jimareyî, têketina daneyan jî hêmanek din vedihewîne. Di cîhanek bêkêmasî de, pergalên têketinê dê taybetmendiyên hesabkirina hejmarî veşêrin an sînordar bikin.
Lê ji ber ku modela rêvekirina pêlê bi gelemperî prosedurên hejmarî yên tevlihev bikar tîne, hûn hewce ne ku hin hêmanên jimareyên bingehîn nas bikin.
Derhênerên fotonîkî bi karanîna pêlkêşan têne çêkirin. Perpendîkular li ser riya li ser navenda pêlêkêşê pênasekirina firehiya pêlekê ye, çi sabît be, çi guherî.
Prensîbê Bingehîn a pêlên optîkî
Wekî ku di wêneyê de tê xuyang kirin, têgehên optîka geometrîkî an tîrêjê dikarin werin bikar anîn da ku ramanên bingehîn ên ku di binê pêlên pêlên optîkî de ne.
Refraksyon pêvajoyek e ku tê de ronahiya ku dikeve nav maddeyek ku xwedan indexa refaksiyonê ya bilindtir berbi normalê vedikişe.
Rewşa ronahiyê ku ji hewayê dikeve camê binihêrin. Mîna ku ronahiyê ber bi din ve diherike, ji camê ber bi hewayê ve, heman rêyê dişopîne û ji ya asayî vediqete. Ji ber simetrîya dem-vegerandinê, ev encam dibe. Mimkun e ku her tîrêjek li hewayê bi tîrêjek di camê de nexşeyek were çêkirin.
Têkiliyek yek bi yek heye. Lê hin tîrêjên ronahiyê yên di camê de ji ber veqetandinê winda dibin. Refleksiyona hundurîn a tevahî, ku ronahiya mayî di camê de digire, mekanîzmaya li ser kar e.
Li goşeyekî li ser goşeya krîtîk, ew li ser têkiliya cam-hewayê rû didin. Di formûlasyonên sofîstîketir de ku li ser fonksiyona Green hatine çêkirin, van tîrêjên zêde bi tîrêjek mezin a dewletan re têkildar in.
Di pêleka dîelektrîkê de, em dikarin bi karanîna refleksa navxweyî ya tevahî ronahiyê bigirin û rêve bibin. Tîrêjên ronahiya sor ji rûberên jorîn û binî yên navîn ên bi îndeksa bilind vedigirin.
Heya ku slab hêdî hêdî diqelişe, ew dikare were rêve kirin tewra gava ku ew diqelişe an diqelişe. Ronahî li gorî vê prensîba bingehîn a di fiber optîkê de bi navek camê ya bi îndeksa bilind ve di pêlekek camê ya bi pîvana jêrîn de tê rêve kirin.
Operasyona pêlêkêşê tenê bi hûrgulî ji hêla optîka tîrêjê ve tê xuyang kirin. Ji bo danasîna tev-zemînê ya pêlêkêşek dîelektrîkî, hevkêşeyên Maxwell dikarin bi analîtîk an hejmarî werin çareser kirin.
Nimûneya pêlên optîkî
Pêşkêşên pêlên dîelektrîkî, ku wekî pêlên pêlên planar jî têne zanîn, dibe ku celebê herî bingehîn a pêlên optîkî ne.
Grîngên pêlêkêş ên birêkûpêk, fîlterên acousto-optîk, û modulator tenê çend cîhazên li ser-çîpê ne ku ji ber sadebûna xwe dikarin rêgirên pêlêdan bikar bînin.
Pêşkêşên pêlên slabê jî bi gelemperî wekî modelên pêlîstok têne bikar anîn.
Sê qatên maddeyên, ku her yek xwedan domdarek dielektrîkî ya cihê ye, bi hev re têne berhev kirin da ku rêgezek pêlê çêbike, ku dikare bêdawî di rêgezên paralel ên navberên di navbera wan de dirêj bibe.
Ger tebeqeya navendî ji tebeqeyên derve xwedan indexek refraksiyonê ya bilindtir be, ronahiyê bi refleksa navxweyî ya tevayî di tebeqeya navîn de vedihewîne.
Çend mînakên pêlên 2-Dîmenî
Strip waveguide
Di bingeh de, xêzek ji qatê ku di navbera qatên pêçanê de tê pêçan, ew e ku rêgezek pêlekê çêdike.
Tebeqeya rêberî ya pêlêkêşa slabê di her du rêgezên gerguhêz de ne tenê yek tê asteng kirin, di encamê de mînaka herî hêsan a pêlêkek çargoşeyî ye. Hem çerxên optîkî yên yekbûyî û hem jî dîodên lazerê rêgirên pêlên çargoşe bikar tînin.
Ew bi gelemperî ji bo beşên optîkî yên wekî interferometreyên Mach-Zehnder û multiplexerên dabeşkirina dirêjahiya pêlê wekî bingehek kar dikin. Gelek caran, pêlên optîkî yên çargoşe têne bikar anîn da ku kavilên dîodên lazer çêbikin.
Teknîkîyek planar bi gelemperî ji bo afirandina pêlên optîkî yên bi rengek rektangular tê bikar anîn.
pêla rib
Di pêlêkek rivî de, qata rêberî bi eslê xwe slabek e ku bi xêzek (an jî pir xêzik) li ser serê wê hatiye danîn.
Di strukturên ribê yên pir-qatî de, dorpêçkirina nêzîk-yekbûnî û her weha girtina pêlê di du pîvanan de di pêlên pêlêdan de gengaz e.
Rêvebira pêlê ya krîstal a fotonîkî û rêpêla pêlê ya perçekirî
Li ser riya belavbûna wan, pêlên optîkî bi gelemperî çarçoveyek domdar diparêzin. Ev rewş, bo nimûne, bi pêlên tîrêj û rib.
Bi karanîna bi awayên ku jê re dibêjin Bloch, rêgirê pêlan jî dikarin di beşa xweya xaçê de guhertoyên demkî hebin û di heman demê de ronahiyê bêyî windabûnê veguhezînin.
Van pêlkêşan wekî rêgezên pêlên krîstal ên fotonîkî (bi şêwazek 2D an 3D) an rêwerzên perçekirî (bi şêwazek 1D-ê li ser riya belavbûnê têne dabeş kirin).
Rêvebira pêlê ya bi Laser-nivîskî
Pîşesaziya fotonîkî ew e ku rêgirên pêlên optîkî yên herî bikêr in. Yekbûna di navbera çîpên elektrîkê û fîberên optîkî de bi sazkirina rêgirên pêlan li cîhê 3D gengaz dibe.
Modek yekane ya ronahiya infrasor di dirêjahiya pêlên telekomunikasyonê de dikare bi karanîna pêlên weha were belav kirin, ku di heman demê de têne saz kirin da ku îşaretên optîkî di navbera cîhên ketin û derketinê de bi windahiyek pir hindik veguhezînin.
Waveguide Optîkî bikar tîne
Di pêwendiya mîkropêl, weşan û pergalên radarê de, rêvebirek xêzek xwarina elektromagnetîk e. Rêvebirek ji lûleyek metal an lûleyek ku çargoşe an silindrîk e tê çêkirin.
Qada elektromagnetîk bi dirêjahî belav dibe. Antênên horn û firaxê serîlêdanên pêlêkêş ên herî tîpîk in.
Fibera optîkî - ew rêberek pêlê ye?
Refleksiyona hundurîn a tevahî, ku rêve dike ka meriv çawa fonksiyonên fîbera optîkî dike, dikare wekî rêgezek ronahiyê were hesibandin.
Ger goşeya rûdanê ji goşeya krîtîk mezintir be, dema ku pêlek belavker bi sînorê di navbera du materyalên cihêreng de rû bi rû bimîne, refleksa navxweyî ya tevayî pêk tê.
Xelasî
Di encamnameyê de, rêberek pêlêk optîkî avahiyek e ku "rêberî" pêlek ronahiyê dike û rê nade ku ew di rêyek cûda de ji ya ku tê xwestin bigere. Di pîşesaziya bijîjkî de, fiberên optîkî bi gelemperî hem ji bo tespîtkirin û hem jî ji bo dermankirinê têne bikar anîn.
Têlên maqûl ên ku ji fîberên optîkî têne çêkirin dikarin di nav pişik, damarên xwînê û organên din de werin danîn. Yek lûleyek dirêj du girêkên fîberên optîk di hundurê endoskopek, amûrek bijîjkî de vedihewîne.
Wêneyek hûrgulî bi arastekirina ronahiyê ber bi tevna di bin ceribandinê de di yek pakêtê de dema ku ronahiya ku ji wê di zencîreya din de xuya dike werdigire tê afirandin. Endoskop dikarin bêne çêkirin ku hin beşên laş an movikan lêkolîn bikin, wek çokan.
Leave a Reply