Содржина[Крие][Прикажи]
Физички објект кој насочува електромагнетни бранови во оптичкиот спектар се нарекува оптички брановоди.
Транспарентни диелектрични брановоди составени од пластика и стакло, како и оптичко влакно, се типични форми на оптички брановоди.
Просторниот опсег во кој светлината може да се шири е ограничен со оптички брановоди, кој е просторно нехомоген уред за насочување на светлината.
Вообичаено, брановодот има дел каде што индексот на рефракција е повисок од околниот медиум (наречен обложување).
Во оваа статија ќе ги испитаме принципите на оптичкиот брановод, некои примери и многу повеќе.
Вовед во оптички брановоди
Основните градбени блокови на фотонските уреди се оптичките брановоди, кои насочуваат, спојуваат, прекинуваат, делат, мултиплексираат и демултиплексираат оптички сигнали.
Користејќи рамна технологија, која е слична на микроелектрониката, пасивни бранови водичи, електрооптички компоненти, предаватели, приемници и електроника за возење сите може да се комбинираат на еден чип.
Работата на уредите за брановоди зависи од различни фактори, вклучително геометријата, брановата должина, почетната дистрибуција на полето, информациите за материјалите и електрооптичките услови за возење, и покрај фактот што нивното функционирање е опширно проучено и разбрано.
Пред да направите гаџет, треба да се подесат одредени параметри. Бидејќи се потребни толку многу ресурси за да се создаде чип, прецизното моделирање е од суштинско значење за оптоелектронските кола од големи размери.
Режимите на брановодни водичи, спојувањето на режимот, загубата и добивката, како и преносот на светлосни сигнали, сите се симулирани во дизајнот на оптички брановоди.
Уредот за брановоди е опишан во еден дел од влезните податоци според неговата геометрија, производните фактори и материјалните константи.
Податоците за брановоди идеално треба да се внесуваат со користење на распоред на проектот со софтвер кој исто така може да управува со производните параметри.
За поставување на нумерички пресметки, внесувањето податоци вклучува и друга компонента. Во совршен свет, влезните системи би ги сокриле или ограничиле спецификите на нумеричкото пресметување.
Но, бидејќи моделирањето на брановоди често користи сложени нумерички процедури, треба да знаете некои елементи од основните нумерички податоци.
Фотонските кола се конструирани со помош на брановоди. Нормално на трасата долж центарот на брановодот е дефиницијата за ширината на брановодот, без разлика дали е фиксна или променлива.
Основен принцип на оптички брановоди
Како што е прикажано на сликата, концептите на геометриска или зраци оптика може да се користат за да се пренесат основните идеи на оптичките брановоди.
Прекршување е процес со кој светлината што влегува во материјал со повисок индекс на рефракција се наведнува кон нормалата.
Размислете за случајот на светлина што влегува во стакло од воздухот. Слично на тоа како светлината се движи на друг начин, од стакло кон воздух, ја следи истата рута и отстапува од вообичаеното. Поради симетријата на време-пресврт, ова резултира. Можно е да се мапира секој зрак во воздухот на зрак во стаклото.
Постои врска еден на еден. Но, некои од светлосните зраци во стаклото се пропуштени поради прекршување. Вкупниот внатрешен одраз, кој ја заробува преостанатата светлина во стаклото, е механизмот што работи.
Под агол над критичниот агол, тие се спуштаат на контактот стакло-воздух. Во пософистицираните формулации изградени врз функцијата на Грин, овие дополнителни зраци корелираат со поголема густина на состојби.
Во диелектрични брановидни водичи, можеме да ја фатиме и насочиме светлината со користење на целосна внатрешна рефлексија. Црвените светлосни зраци се рефлектираат од горните и долните површини на медиумот со висок индекс.
Сè додека плочата постепено се наведнува, може да се насочи дури и кога се криви или витка. Светлината се води по стаклено јадро со висок индекс во стаклена обвивка со понизок индекс според овој основен принцип во оптичките влакна.
Работата на брановодот е само грубо прикажана со зраци оптика. За опис на целото поле на диелектрични брановоди, Максвеловите равенки може да се решат аналитички или нумерички.
Пример за оптички брановоди
Брановиводи со диелектрични плочи, познати и како рамни брановоди, се можеби најосновниот вид на оптички брановоди.
Наредени решетки за брановоди, акусто-оптички филтри и модулатори се само неколку уреди на чипот што можат да користат брановидни водичи поради нивната едноставност.
Плочаните брановоди исто така често се користат како модели на играчки.
Три слоја материјали, од кои секој има посебна диелектрична константа, се комбинираат за да се формира брановодот на плочата, кој може да се протега на неодредено време во насоки паралелни со интерфејсите меѓу нив.
Ако централниот слој има повисок индекс на рефракција од надворешните слоеви, светлината се содржи во средниот слој преку вкупниот внатрешен одраз.
Некои примери на 2-димензионален брановоди
Појасни брановоди
Во основа, лента од слојот што е стисната помеѓу слоевите на обложување е она што го сочинува лентата за брановидни водичи.
Водечкиот слој на плочестиот брановод е ограничен во двете попречни насоки, а не само во една, што резултира со наједноставниот пример на правоаголен брановод. И интегрираните оптички кола и ласерските диоди користат правоаголни брановоди.
Тие често служат како основа за оптички делови како што се интерферометрите на Мах-Зендер и мултиплексери за поделба на бранова должина. Многупати, правоаголните оптички брановоди се користат за изградба на шуплините на ласерските диоди.
Рамнината техника обично се користи за создавање оптички брановоди со правоаголна форма.
Ребрест брановодник
Во ребрести брановидни водилки, водечкиот слој е во суштина плоча со лента (или повеќе ленти) преклопени на врвот од неа.
Во повеќеслојните ребрасти структури, можно е затворање речиси единство, како и затворање на бранот во две димензии во брановидни брановидни водичи.
Фотонски кристален брановодник и сегментиран брановод
По должината на нивниот пат на ширење, оптичките брановоди вообичаено одржуваат постојан пресек. Ова е ситуацијата, на пример, со ленти и ребра брановоди.
Со користење на таканаречените режими на Блох, брановодите можат да имаат периодични варијации во нивниот пресек и сепак да пренесуваат светлина без никакви загуби.
Овие брановоди се класифицирани како брановоди со фотонски кристали (со 2D или 3D шема) или сегментирани брановоди (со 1D шаблони долж насоката на ширење).
Брановодник впишан со ласер
Фотоничката индустрија е местото каде што оптичките брановоди се најкорисни. Интеграцијата помеѓу електричните чипови и оптичките влакна е овозможена со поставување на брановодите во 3D простор.
Еден режим на инфрацрвена светлина на телекомуникациските бранови должини може да се пропагира со користење на такви брановоди, кои исто така се поставени да носат оптички сигнали помеѓу влезните и излезните места со исклучително мала загуба.
Употреба на оптички брановоди
Во микробрановите комуникации, емитувањето и радарските системи, брановодот е електромагнетна линија за напојување. Брановодник е направен од метална цевка или цевка која е правоаголна или цилиндрична.
Електромагнетното поле се шири надолжно. Антените со рогови и садови се најтипични апликации за брановоди.
Оптичко влакно - дали е бранововод?
Вкупната внатрешна рефлексија, која управува со функционирањето на оптичкото влакно, може да се смета како светлосен брановоди.
Ако аголот на инциденца е поголем од критичниот агол, вкупната внатрешна рефлексија се јавува кога бранот што се шири ќе наиде на границата помеѓу два различни материјали.
Заклучок
Како заклучок, оптичкиот брановоди е структура која го „води“ светлосниот бран спречувајќи го да патува во различна насока од онаа што се бара. Во медицинската индустрија, оптичките влакна често се користат и за дијагноза и за терапија.
Флексибилни нишки направени од оптички влакна може да се стават во белите дробови, крвните артерии и други органи. Една долга цевка содржи две снопови оптички влакна во ендоскоп, медицински уред.
Детална слика се создава со насочување на светлината кон ткивото што се тестира во еден пакет додека се прима светлината што се рефлектира од него во другиот пакет. Може да се направат ендоскопи за да се испитаат одредени делови од телото или зглобови, како што се колената.
Оставете Одговор