Мазмуну[Жашыруу][Көрсөтүү]
Оптикалык спектрдеги электромагниттик толкундарды башкарган физикалык объект оптикалык толкун өткөргүч деп аталат.
Пластмассадан жана айнектен, ошондой эле оптикалык буладан турган тунук диэлектрдик толкун өткөргүчтөр оптикалык толкун өткөргүчтөрдүн типтүү формалары болуп саналат.
Жарык тарай турган мейкиндик диапазону жарыкты багыттоо үчүн мейкиндикте бир тектүү эмес түзүлүш болуп саналган оптикалык толкун өткөргүч менен чектелет.
Адатта, толкун өткөргүчтүн сынуу көрсөткүчү курчап турган чөйрөгө караганда жогору болгон бөлүмгө ээ (каптама деп аталат).
Бул макалада биз оптикалык толкун өткөргүчтүн принциптерин, кээ бир мисалдарды жана башка көптөгөн нерселерди карап чыгабыз.
Оптикалык толкун өткөргүчкө киришүү
Фотоникалык түзүлүштөрдүн негизги курулуш материалы болуп оптикалык толкун өткөргүчтөр саналат, алар оптикалык сигналдарды түз, жупташтыргыч, которуштуруу, бөлүү, мультиплекс жана демультиплекс.
Микроэлектроникага окшош тегиздик технологияны колдонуу, пассивдүү толкун өткөргүчтөрдү, электрооптикалык компоненттерди, өткөргүчтөрдү, кабыл алгычтарды жана башкаруу электроникасын бир чипке бириктирсе болот.
Толкун өткөргүч түзүлүштөрдүн иштеши ар кандай факторлорго, анын ичинде геометрияга, толкун узундугуна, талаанын алгачкы бөлүштүрүлүшүнө, материалдык маалыматка жана электрооптикалык айдоо шарттарына, алардын иштеши кеңири изилденген жана түшүнүктүү болгонуна карабастан көз каранды.
Гаджет жасоодон мурун кээ бир параметрлерди тууралоо керек. Чипти түзүү үчүн көптөгөн ресурстар талап кылынгандыктан, масштабдуу оптоэлектрондук схемалар үчүн так моделдөө абдан маанилүү.
Толкун өткөргүч режимдери, режимди бириктирүү, жоготуу жана пайда алуу, ошондой эле жарык сигналдарын берүү оптикалык толкун өткөргүч дизайнында окшоштурулган.
Толкун өткөргүч түзүлүш анын геометриясы, өндүрүш факторлору жана материалдык константалары менен кириш маалыматтарынын бир бөлүмүндө сүрөттөлөт.
Толкундун маалыматы өндүрүштүк параметрлерди башкара алган программалык камсыздоо менен долбоордун макети аркылуу киргизилиши керек.
Сандык эсептөөлөрдү орнотуу үчүн, маалыматтарды киргизүү дагы бир компонентти камтыйт. Кемчиликсиз дүйнөдө киргизүү системалары сандык эсептөөнүн өзгөчөлүктөрүн жашырып же чектеп коюшмак.
Бирок толкун өткөргүч моделдөө татаал сандык процедураларды көп колдонгондуктан, сиз негизги сандардын кээ бир элементтери менен тааныш болушуңуз керек.
Фотондук схемалар толкун өткөргүчтөрдүн жардамы менен курулат. Толкун өткөргүчтүн борбору боюнча трассага перпендикуляр - бул туруктуу же өзгөрүп туруучу толкун өткөргүчтүн туурасынын аныктамасы.
Оптикалык толкун өткөргүчтүн негизги принциби
Сүрөттө көрсөтүлгөндөй, геометриялык же нурдук оптика түшүнүктөрү оптикалык толкун өткөргүчтөрдүн негизин түзгөн фундаменталдык идеяларды берүү үчүн колдонулушу мүмкүн.
Сынуу – сынуу көрсөткүчү жогору болгон материалга кирген жарыктын нормалга карай ийилиши процесси.
Айнектин ичине абадан түшкөн жарыкты карап көрөлү. Жарыктын башка тарапка, айнектен абага жылышы сыяктуу эле, ошол эле жол менен жүрүп, адаттагыдан четтеп кетет. Убакыттын тескери симметриясынан улам, бул натыйжа берет. Абадагы ар бир нурду айнектеги нурга картага түшүрүү мүмкүн.
Бири-бирине болгон мамилеси бар. Бирок айнектеги кээ бир жарык нурлары сынуудан улам өтүп кетет. Айнектеги калган жарыкты кармап турган толук ички чагылуу иштеги механизм.
Критикалык бурчтан бир бурчта алар айнек-аба контактына туш болушат. Гриндин функциясына негизделген татаалыраак формулаларда бул кошумча нурлар мамлекеттердин чоңураак тыгыздыгы менен байланышат.
Диэлектрик толкун өткөргүчүндө биз толук ички чагылууну колдонуу менен жарыкты кармап жана башкара алабыз. Кызыл жарык нурлары жогорку индекстүү чөйрөнүн үстүнкү жана астыңкы беттерин чагылдырат.
Плита акырындык менен ийилип турганда, ал ийри же ийилген учурда да багытталышы мүмкүн. Жарык була-оптикадагы ушул фундаменталдык принципке ылайык төмөнкү индекстеги айнек каптамадагы жогорку индекси айнек өзөгү боюнча башкарылат.
Толкун өткөргүчтүн иштеши болжолдуу түрдө нур оптикасы менен гана сүрөттөлөт. Диэлектрик толкун өткөргүчтүн толук талаа сүрөттөлүшү үчүн Максвелл теңдемелерин аналитикалык же сандык жол менен чечүүгө болот.
Оптикалык толкун өткөргүчтүн мисалы
Диэлектрик плиталардын толкун өткөргүчтөрү, ошондой эле тегиздик толкун өткөргүчтөрү катары белгилүү, балким, оптикалык толкун өткөргүчтөрдүн эң негизги түрү болуп саналат.
Тартылган толкун өткөргүч торлору, акусто-оптикалык фильтрлер жана модуляторлор жөнөкөйлүгүнөн улам плиталардын толкун өткөргүчтөрүн колдоно турган чиптеги бир нече түзмөктөр.
Плитанын толкун өткөргүчтөрү да оюнчук модели катары колдонулат.
Ар бири өзүнчө диэлектрдик өтүмдүүлүккө ээ болгон үч катмар материалдар биригип, алардын ортосундагы интерфейстерге параллель багытта чексиз созула турган плитанын толкун өткөргүчтөрүн түзөт.
Эгерде борбордук катмардын сырткы катмарларга караганда сынуу көрсөткүчү жогору болсо, жарык ортоңку катмарда толук ички чагылуу аркылуу камтылган.
2 өлчөмдүү толкун өткөргүчтүн кээ бир мисалдары
Стрип толкун өткөргүч
Негизинен, капталган катмарлардын ортосунда кысылган катмар тилкеси тилке толкун өткөргүчтү түзөт.
Плитанын толкун өткөргүчүнүн жетектөөчү катмары бир эмес, эки туурасынан эки тарапка тең чектелген, натыйжада тик бурчтуу толкун өткөргүчтүн эң жөнөкөй мисалы. Интегралдык оптикалык схемалар да, лазердик диоддор да тик бурчтуу толкун өткөргүчтөрдү колдонушат.
Алар көбүнчө Мах-Зехдер интерферометрлери жана толкун узундугун бөлүүчү мультиплексорлор сыяктуу оптикалык бөлүктөр үчүн негиз болуп кызмат кылат. Көп жолу тик бурчтуу оптикалык толкун өткөргүчтөр лазердик диоддордун көңдөйлөрүн куруу үчүн колдонулат.
А тегиздик ыкмасы, адатта, тик бурчтук формадагы оптикалык толкун өткөргүчтөрдү түзүү үчүн колдонулат.
Кабырга толкун өткөргүчү
Кабырга толкун өткөргүчүндө жетектөөчү катмар негизинен анын үстүнө капталган тилке (же бир нече тилке) бар плита болуп саналат.
Көп катмарлуу кабырга структураларында бирдикке жакын камоо, ошондой эле кабырга толкун өткөргүчтөрүндө толкунду эки өлчөмдө камтуу мүмкүн.
Фотоникалык кристаллдык толкун өткөргүч жана сегменттелген толкун өткөргүч
Алардын таралуу жолунда оптикалык толкун өткөргүчтөр адатта туруктуу кесилишин сакташат. Бул, мисалы, тилке жана кабырга толкун өткөргүчтөрү менен.
Bloch деп аталган режимдерди колдонуу менен, толкун өткөргүчтөр кесилишинде мезгил-мезгили менен өзгөрүп турушу мүмкүн жана жарыкты эч кандай жоготуусуз өткөрө алышат.
Бул толкун өткөргүчтөр фотоникалык кристаллдык толкун өткөргүчтөр (2D же 3D үлгүсү менен) же сегменттелген толкун өткөргүчтөр (таралуу багыты боюнча 1D үлгүсү менен) болуп бөлүнөт.
Лазер менен жазылган толкун өткөргүч
Фотоника индустриясы оптикалык толкун өткөргүчтөрдүн эң пайдалуу жери. Электр чиптери менен оптикалык булалардын ортосундагы интеграция 3D мейкиндигинде толкун өткөргүчтөрдү орнотуу аркылуу мүмкүн болот.
Телекоммуникациялык толкун узундуктарындагы инфракызыл жарыктын бирдиктүү режимин мындай толкун өткөргүчтөрдүн жардамы менен жайылтууга болот, алар ошондой эле өтө аз жоготуулар менен кириш жана чыгуу участокторунун ортосунда оптикалык сигналдарды өткөрүү үчүн орнотулган.
Оптикалык толкун өткөргүч колдонулат
Микротолкундуу байланышта, радиоуктурууда жана радар системаларында толкун өткөргүч электромагниттик линия болуп саналат. Толкун өткөргүч тик бурчтуу же цилиндр формасындагы металл түтүктөн же түтүктөн жасалган.
Электромагниттик талаа узунунан тарайт. Мүйүз жана табак антенналар эң типтүү толкун өткөргүч колдонмолору болуп саналат.
Оптикалык була — бул толкун өткөргүчбү?
Оптикалык була кантип иштешин башкарган толук ички чагылдырууну жарык толкун өткөргүчү катары кароого болот.
Эгерде түшүү бурчу критикалык бурчтан чоң болсо, анда жалпы ички чагылуу таралуучу толкун эки башка материалдын чек арасына туш болгондо пайда болот.
жыйынтыктоо
Жыйынтыктап айтканда, оптикалык толкун өткөргүч - бул жарык толкунун каалагандан башка багытта жүрүүсүнө жол бербөө менен "башкаруучу" түзүлүш. Медицина тармагында оптикалык була диагностика жана терапия үчүн көп колдонулат.
Оптикалык жипчелерден жасалган ийкемдүү жиптерди өпкөгө, кан тамырларга жана башка органдарга салууга болот. Бир узун түтүк бир эндоскоптун, медициналык аппараттын ичинде эки таңгак оптикалык жипчелерди камтыйт.
Жарыкты бир таңгактагы сынап жаткан кыртышка багыттап, экинчи таңгактан чагылган жарыкты алуу менен детальдуу сүрөт түзүлөт. Эндоскоптор кээ бир дене бөлүктөрүн же муундарды, мисалы, тизелерди изилдөө үчүн жасалышы мүмкүн.
Таштап Жооп