ສາລະບານ[ເຊື່ອງ][ສະແດງ]
ວັດຖຸທາງກາຍະພາບທີ່ຊີ້ທິດທາງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າຢູ່ໃນສະເປກທຣັມ optical ເອີ້ນວ່າ ທິດທາງຄື້ນແສງ.
waveguides dielectric ໂປ່ງໃສປະກອບດ້ວຍພາດສະຕິກແລະແກ້ວ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບເສັ້ນໄຍ optical, ແມ່ນຮູບແບບປົກກະຕິຂອງ waveguides optical.
ຂອບເຂດພື້ນທີ່ທີ່ແສງສາມາດຂະຫຍາຍພັນໄດ້ແມ່ນຖືກຈໍາກັດໂດຍທາງນໍາທາງຄື້ນແສງ, ເຊິ່ງເປັນອຸປະກອນທີ່ບໍ່ມີມູນເຊື້ອທາງດ້ານພື້ນທີ່ສໍາລັບການນໍາແສງ.
ໂດຍປົກກະຕິ, waveguide ມີພາກສ່ວນທີ່ດັດຊະນີ refractive ສູງກ່ວາຂະຫນາດກາງອ້ອມຂ້າງ (ເອີ້ນວ່າ cladding).
ໃນບົດຄວາມນີ້, ພວກເຮົາຈະກວດເບິ່ງຫຼັກການຂອງ optical waveguide, ບາງຕົວຢ່າງ, ແລະອື່ນໆອີກ.
ແນະນຳການແນະນຳຄື້ນແສງ
ພື້ນຖານການກໍ່ສ້າງຂອງອຸປະກອນ photonic ແມ່ນ waveguides optical, ເຊິ່ງໂດຍກົງ, ຄູ່, ສະຫຼັບ, ແບ່ງ, multiplex, ແລະ demultiplex optical signals.
ການນໍາໃຊ້ເທກໂນໂລຍີ planar, ເຊິ່ງຄ້າຍຄືກັບ microelectronics, passive waveguides, ອົງປະກອບ electrooptic, transmitters, receivers, and driving electronics can all be connected into a single chip.
ການປະຕິບັດຂອງອຸປະກອນ waveguide ແມ່ນຂຶ້ນກັບຫຼາຍໆປັດໃຈ, ລວມທັງເລຂາຄະນິດ, ຄວາມຍາວຂອງຄື້ນ, ການແຜ່ກະຈາຍພາກສະຫນາມເບື້ອງຕົ້ນ, ຂໍ້ມູນວັດສະດຸ, ແລະເງື່ອນໄຂການຂັບຂີ່ electrooptic, ເຖິງວ່າຈະມີຄວາມຈິງທີ່ວ່າການທໍາງານຂອງພວກມັນໄດ້ຮັບການສຶກສາແລະຄວາມເຂົ້າໃຈຢ່າງກວ້າງຂວາງ.
ກ່ອນທີ່ຈະສ້າງເຄື່ອງມື, ຕົວກໍານົດການສະເພາະໃດຫນຶ່ງຕ້ອງໄດ້ຮັບການປັບ. ເນື່ອງຈາກວ່າຊັບພະຍາກອນຈໍານວນຫຼາຍແມ່ນຈໍາເປັນເພື່ອສ້າງຊິບ, ການສ້າງແບບຈໍາລອງທີ່ຊັດເຈນເປັນສິ່ງຈໍາເປັນສໍາລັບວົງຈອນ optoelectronic ຂະຫນາດໃຫຍ່.
ໂຫມດ Waveguide, mode coupling, loss, and gain, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບການສົ່ງສັນຍານແສງສະຫວ່າງ, ທັງຫມົດແມ່ນ simulated ໃນການອອກແບບ waveguide optical.
ອຸປະກອນ waveguide ໄດ້ຖືກອະທິບາຍຢູ່ໃນພາກສ່ວນຫນຶ່ງຂອງຂໍ້ມູນການເຂົ້າໂດຍເລຂາຄະນິດຂອງຕົນ, ປັດໄຈການຜະລິດ, ແລະຄວາມຄົງທີ່ຂອງອຸປະກອນການ.
ຂໍ້ມູນ waveguide ຄວນຈະເປັນການປ້ອນຂໍ້ມູນໂດຍໃຊ້ຮູບແບບໂຄງການທີ່ມີຊອບແວທີ່ສາມາດຈັດການພາລາມິເຕີການຜະລິດໄດ້.
ສໍາລັບການຕັ້ງຄ່າການຄິດໄລ່ຕົວເລກ, ການປ້ອນຂໍ້ມູນຍັງປະກອບດ້ວຍອົງປະກອບອື່ນ. ໃນໂລກທີ່ສົມບູນແບບ, ລະບົບການປ້ອນຂໍ້ມູນຈະປິດບັງຫຼືຈໍາກັດສະເພາະຂອງການຄິດໄລ່ຕົວເລກ.
ແຕ່ເນື່ອງຈາກການສ້າງແບບຈໍາລອງ waveguide ມັກຈະໃຊ້ຂັ້ນຕອນຕົວເລກທີ່ຊັບຊ້ອນ, ທ່ານຈໍາເປັນຕ້ອງຄຸ້ນເຄີຍກັບບາງອົງປະກອບຂອງຕົວເລກທີ່ຢູ່ເບື້ອງຕົ້ນ.
ວົງຈອນ photonic ແມ່ນການກໍ່ສ້າງໂດຍໃຊ້ waveguides. Perpendicular ກັບເສັ້ນທາງຕາມສູນກາງ waveguide ແມ່ນຄໍານິຍາມຂອງຄວາມກວ້າງຂອງ waveguide, ບໍ່ວ່າຈະຄົງທີ່ຫຼືການປ່ຽນແປງ.
ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງທິດທາງຄື້ນແສງ
ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ, ແນວຄວາມຄິດທາງເລຂາຄະນິດ ຫຼື ray ສາມາດໃຊ້ເພື່ອຖ່າຍທອດແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານທີ່ເນັ້ນໃສ່ທິດທາງຄື້ນແສງ.
ການສະທ້ອນແສງແມ່ນຂະບວນການທີ່ແສງສະຫວ່າງທີ່ເຂົ້າສູ່ວັດສະດຸທີ່ມີດັດຊະນີສະທ້ອນແສງສູງກວ່າໂຄ້ງໄປສູ່ຄວາມປົກກະຕິ.
ພິຈາລະນາກໍລະນີຂອງແສງສະຫວ່າງເຂົ້າໄປໃນແກ້ວຈາກອາກາດ. ຄ້າຍກັບວ່າແສງສະຫວ່າງເຄື່ອນທີ່ໄປທາງອື່ນ, ຈາກແກ້ວໄປຫາອາກາດ, ໄປຕາມເສັ້ນທາງດຽວກັນ ແລະປ່ຽນໄປຈາກທາງປົກກະຕິ. ເນື່ອງຈາກ symmetry ປີ້ນກັບກັນເວລາ, ຜົນໄດ້ຮັບນີ້. ມັນເປັນໄປໄດ້ທີ່ຈະສ້າງແຜນທີ່ແຕ່ລະ ray ໃນອາກາດໄປຫາ ray ໃນແກ້ວ.
ຄວາມສໍາພັນຫນຶ່ງຕໍ່ຫນຶ່ງມີຢູ່. ແຕ່ແສງບາງອັນຢູ່ໃນແກ້ວແມ່ນຂາດໄປຍ້ອນການຫັກລົບ. ການສະທ້ອນພາຍໃນທັງຫມົດ, ເຊິ່ງຈັບແສງສະຫວ່າງທີ່ຍັງເຫຼືອຢູ່ໃນແກ້ວ, ແມ່ນກົນໄກທີ່ເຮັດວຽກ.
ໃນມຸມຫນຶ່ງໃນໄລຍະມຸມທີ່ສໍາຄັນ, ພວກເຂົາເຈົ້າແມ່ນເຫດການກ່ຽວກັບການຕິດຕໍ່ແກ້ວອາກາດ. ໃນສູດທີ່ມີຄວາມຊັບຊ້ອນຫຼາຍທີ່ສ້າງຂຶ້ນໃນຫນ້າທີ່ຂອງສີຂຽວ, ຮັງສີເພີ່ມເຕີມເຫຼົ່ານີ້ກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງລັດທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ.
ໃນ waveguide dielectric, ພວກເຮົາສາມາດຈັບແລະຊີ້ນໍາແສງສະຫວ່າງໂດຍການນໍາໃຊ້ການສະທ້ອນພາຍໃນທັງຫມົດ. ຄີຫຼັງຂອງແສງສີແດງສະທ້ອນອອກຈາກພື້ນຜິວດ້ານເທິງ ແລະດ້ານລຸ່ມຂອງສື່ທີ່ມີດັດຊະນີສູງ.
ຕາບໃດທີ່ຝາອັດປາກຂຸມຈະງໍຄ່ອຍໆ, ມັນສາມາດຖືກມຸ້ງເຖິງແມ່ນວ່າໃນເວລາທີ່ມັນໂຄ້ງຫຼືໂຄ້ງ. ແສງສະຫວ່າງຖືກນໍາພາຕາມແກນແກ້ວທີ່ມີດັດຊະນີສູງໃນຊັ້ນແກ້ວທີ່ມີດັດຊະນີຕ່ໍາຕາມຫຼັກການພື້ນຖານນີ້ໃນເສັ້ນໃຍແກ້ວນໍາແສງ.
ການດໍາເນີນງານຂອງ Waveguide ແມ່ນພຽງແຕ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນປະມານໂດຍ ray optics. ສໍາລັບລາຍລະອຽດເຕັມພາກສະຫນາມຂອງ waveguide dielectric, ສົມຜົນຂອງ Maxwell ສາມາດແກ້ໄຂໄດ້ໂດຍການວິເຄາະຫຼືຕົວເລກ.
ຕົວຢ່າງຂອງ optical waveguide
waveguides dielectric slab, ເອີ້ນກັນວ່າ waveguides planar, ບາງທີອາດເປັນປະເພດພື້ນຖານທີ່ສຸດຂອງ waveguides optical.
Arrayed waveguide gratings, acousto-optic filters, and modulators are just a few on-chip devices that can use slab waveguides because of their simples.
Slab waveguides ຍັງຖືກນໍາໃຊ້ເລື້ອຍໆເປັນຕົວແບບຂອງຫຼິ້ນ.
ສາມຊັ້ນຂອງວັດສະດຸ, ແຕ່ລະຄົນມີຄວາມຄົງທີ່ dielectric ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ໄດ້ຖືກລວມເຂົ້າກັນເພື່ອປະກອບເປັນ waveguide ຝາອັດປາກຂຸມ, ເຊິ່ງສາມາດຂະຫຍາຍອອກໄດ້ຢ່າງບໍ່ມີກໍານົດໃນທິດທາງຂະຫນານກັບການໂຕ້ຕອບລະຫວ່າງເຂົາເຈົ້າ.
ຖ້າຊັ້ນກາງມີດັດຊະນີສະທ້ອນແສງສູງກວ່າຊັ້ນນອກ, ແສງສະຫວ່າງຈະຖືກບັນຈຸຢູ່ໃນຊັ້ນກາງໂດຍຜ່ານການສະທ້ອນພາຍໃນທັງຫມົດ.
ບາງຕົວຢ່າງຂອງ waveguide 2 ມິຕິລະດັບ
ຄູ່ມືຄື້ນ
ໂດຍພື້ນຖານແລ້ວ, ແຖບຂອງຊັ້ນທີ່ຖືກບີບລົງລະຫວ່າງຊັ້ນ cladding ແມ່ນສິ່ງທີ່ເຮັດໃຫ້ເປັນເສັ້ນດ່າງ waveguide.
ຊັ້ນນໍາທາງຂອງແຜ່ນນໍາທາງ waveguide ແມ່ນຖືກຈໍາກັດໃນທັງສອງທິດທາງຂວາງແທນທີ່ຈະເປັນພຽງແຕ່ຫນຶ່ງ, ເຊິ່ງກໍ່ໃຫ້ເກີດຕົວຢ່າງທີ່ງ່າຍດາຍທີ່ສຸດຂອງ waveguide ສີ່ຫລ່ຽມ. ທັງສອງວົງຈອນ optical ປະສົມປະສານແລະ diodes laser ໃຊ້ waveguides ສີ່ຫລ່ຽມມຸມສາກ.
ພວກມັນມັກຈະເປັນພື້ນຖານສໍາລັບພາກສ່ວນ optical ເຊັ່ນ Mach-Zehnder interferometers ແລະ multiplexers division multiplexers. ຫຼາຍໆຄັ້ງ, ແວ່ນທາງສາຍຕາຮູບສີ່ຫຼ່ຽມຈະຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອສ້າງຢູ່ຕາມໂກນຂອງ laser diodes.
ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ ເຕັກນິກການວາງແຜນແມ່ນໃຊ້ເພື່ອສ້າງຕົວຊີ້ທິດທາງຄື້ນແສງທີ່ມີຮູບຮ່າງສີ່ຫຼ່ຽມ.
Rib waveguide
ໃນ rib waveguide, ຊັ້ນນໍາທາງແມ່ນສໍາຄັນເປັນຝາອັດປາກຂຸມທີ່ມີແຖບ (ຫຼືຫຼາຍແຖບ) ວາງຢູ່ເທິງຂອງມັນ.
ໃນໂຄງສ້າງ rib ຫຼາຍຊັ້ນ, ການກັກຕົວຢູ່ໃກ້ໆແມ່ນເປັນໄປໄດ້ເຊັ່ນດຽວກັນກັບການກັກຂັງຂອງຄື້ນໃນສອງມິຕິໃນ rib waveguides.
ທິດທາງຄື້ນໂຟໂຕນິກ ແລະ ຄູ່ມືຄື້ນທີ່ແບ່ງອອກເປັນສ່ວນໆ
ຕາມເສັ້ນທາງການຂະຫຍາຍພັນຂອງພວກມັນ, ທິດທາງຄື້ນ optical ປົກກະຕິຮັກສາພາກສ່ວນຂ້າມຄົງທີ່. ນີ້ແມ່ນສະຖານະການ, ສໍາລັບການຍົກຕົວຢ່າງ, ມີເສັ້ນດ່າງແລະ waveguides rib.
ໂດຍການນໍາໃຊ້ອັນທີ່ເອີ້ນວ່າໂຫມດ Bloch, waveguides ຍັງສາມາດມີການປ່ຽນແປງແຕ່ລະໄລຍະໃນສ່ວນຂ້າມຂອງເຂົາເຈົ້າແລະຍັງສົ່ງແສງສະຫວ່າງໂດຍບໍ່ມີການສູນເສຍໃດໆ.
waveguides ເຫຼົ່ານີ້ຖືກຈັດປະເພດເປັນ waveguides ໄປເຊຍກັນ photonic (ມີຮູບແບບ 2D ຫຼື 3D) ຫຼື waveguides segmented (ມີຮູບແບບ 1D ຕາມທິດທາງຂອງການຂະຫຍາຍພັນ).
ຄູ່ມືຄື້ນທີ່ຂຽນດ້ວຍເລເຊີ
ອຸດສາຫະກໍາ photonics ແມ່ນບ່ອນທີ່ waveguides optical ມີປະໂຫຍດຫຼາຍທີ່ສຸດ. ການເຊື່ອມໂຍງລະຫວ່າງຊິບໄຟຟ້າແລະເສັ້ນໄຍ optical ແມ່ນເປັນໄປໄດ້ໂດຍການຕັ້ງຄ່າ waveguides ໃນຊ່ອງ 3D.
ຮູບແບບດຽວຂອງແສງ infrared ຢູ່ຄວາມຍາວຄື້ນໂທລະຄົມສາມາດຂະຫຍາຍພັນໄດ້ໂດຍໃຊ້ waveguides ດັ່ງກ່າວ, ເຊິ່ງໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນເພື່ອປະຕິບັດສັນຍານ optical ລະຫວ່າງສະຖານທີ່ input ແລະ output ທີ່ມີການສູນເສຍຫນ້ອຍທີ່ສຸດ.
ການນໍາໃຊ້ waveguide optical
ໃນການສື່ສານໄມໂຄເວຟ, ການກະຈາຍສຽງ, ແລະລະບົບ radar, waveguide ແມ່ນສາຍອາຫານແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ. waveguide ແມ່ນເຮັດຈາກທໍ່ໂລຫະຫຼືທໍ່ທີ່ເປັນສີ່ຫລ່ຽມຫຼືຮູບທໍ່ກົມ.
ພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າແຜ່ຂະຫຍາຍຕາມລວງຍາວ. Horn ແລະເສົາອາກາດຈານແມ່ນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ waveguide ປົກກະຕິທີ່ສຸດ.
ເສັ້ນໃຍແກ້ວນໍາແສງ - ມັນເປັນການນໍາທາງຄື້ນ?
ການສະທ້ອນພາຍໃນທັງຫມົດ, ເຊິ່ງຄວບຄຸມວິທີການທໍາງານຂອງເສັ້ນໄຍ optical, ສາມາດຄິດວ່າເປັນ waveguide ແສງສະຫວ່າງ.
ຖ້າມຸມຂອງການເກີດແມ່ນໃຫຍ່ກວ່າມຸມທີ່ສໍາຄັນ, ການສະທ້ອນພາຍໃນທັງຫມົດເກີດຂື້ນໃນເວລາທີ່ຄື້ນຟອງແຜ່ກະຈາຍພົບກັບຊາຍແດນລະຫວ່າງສອງວັດສະດຸທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.
ສະຫຼຸບ
ສະຫຼຸບແລ້ວ, ທິດທາງຄື້ນແສງແມ່ນໂຄງສ້າງທີ່ "ນໍາພາ" ຄື້ນແສງສະຫວ່າງໂດຍປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ມັນເດີນທາງໃນທິດທາງທີ່ແຕກຕ່າງຈາກສິ່ງທີ່ຕ້ອງການ. ໃນອຸດສາຫະກໍາທາງການແພດ, ເສັ້ນໃຍ optical ຖືກນໍາໃຊ້ເລື້ອຍໆສໍາລັບທັງການວິນິດໄສແລະການປິ່ນປົວ.
ສາຍຢືດທີ່ເຮັດດ້ວຍເສັ້ນໃຍ optical ສາມາດໃສ່ເຂົ້າໄປໃນປອດ, ເສັ້ນເລືອດແດງ, ແລະອະໄວຍະວະອື່ນໆ. ທໍ່ຍາວອັນໜຶ່ງມີສອງມັດຂອງເສັ້ນໃຍແກ້ວນໍາແສງຢູ່ໃນເຄື່ອງ endoscope, ອຸປະກອນທາງການແພດ.
ຮູບພາບລາຍລະອຽດແມ່ນຖືກສ້າງຂຶ້ນໂດຍການນໍາແສງສະຫວ່າງໄປຫາເນື້ອເຍື່ອພາຍໃຕ້ການທົດສອບໃນມັດຫນຶ່ງໃນຂະນະທີ່ໄດ້ຮັບແສງສະຫວ່າງສະທ້ອນຈາກມັນຢູ່ໃນມັດອື່ນໆ. Endoscopes ສາມາດເຮັດໄດ້ເພື່ອກວດເບິ່ງບາງສ່ວນຂອງຮ່າງກາຍຫຼືຂໍ້ຕໍ່, ເຊັ່ນຫົວເຂົ່າ.
ອອກຈາກ Reply ເປັນ