अनुक्रमणिका[लपवा][दाखवा]
ऑप्टिकल स्पेक्ट्रममध्ये इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लाटा निर्देशित करणारी भौतिक वस्तू ऑप्टिकल वेव्हगाइड म्हणतात.
प्लॅस्टिक आणि काचेचे बनलेले पारदर्शक डायलेक्ट्रिक वेव्हगाइड्स, तसेच ऑप्टिकल फायबर, ऑप्टिकल वेव्हगाइड्सचे वैशिष्ट्यपूर्ण प्रकार आहेत.
अवकाशीय श्रेणी ज्यामध्ये प्रकाशाचा प्रसार होऊ शकतो तो ऑप्टिकल वेव्हगाइडद्वारे मर्यादित आहे, जे प्रकाश निर्देशित करण्यासाठी एक अवकाशीयदृष्ट्या एकसंध साधन आहे.
सामान्यतः, वेव्हगाइडमध्ये एक विभाग असतो जेथे अपवर्तक निर्देशांक आसपासच्या माध्यमापेक्षा जास्त असतो (ज्याला क्लॅडिंग म्हणतात).
या लेखात, आम्ही ऑप्टिकल वेव्हगाइडची तत्त्वे, काही उदाहरणे आणि बरेच काही तपासू.
ऑप्टिकल वेव्हगाइडचा परिचय
फोटोनिक उपकरणांचे मूलभूत बिल्डिंग ब्लॉक्स ऑप्टिकल वेव्हगाइड्स आहेत, जे डायरेक्ट, कपल, स्विच, डिव्हाइड, मल्टीप्लेक्स आणि डिमल्टीप्लेक्स ऑप्टिकल सिग्नल्स आहेत.
प्लॅनर तंत्रज्ञानाचा वापर करून, जे मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स, पॅसिव्ह वेव्हगाइड्स, इलेक्ट्रोऑप्टिक घटक, ट्रान्समीटर, रिसीव्हर्स आणि ड्रायव्हिंग इलेक्ट्रॉनिक्स या सर्व गोष्टी एकाच चिपवर एकत्र केले जाऊ शकतात.
वेव्हगाइड उपकरणांचे कार्यप्रदर्शन विविध घटकांवर अवलंबून असते, ज्यात भूमिती, तरंगलांबी, प्रारंभिक क्षेत्र वितरण, सामग्री माहिती आणि इलेक्ट्रोऑप्टिक ड्रायव्हिंग परिस्थिती यांचा समावेश होतो, जरी त्यांच्या कार्यप्रणालीचा विस्तृतपणे अभ्यास केला गेला आणि समजला गेला.
गॅझेट बनवण्यापूर्वी, विशिष्ट पॅरामीटर्स ट्यून करणे आवश्यक आहे. चिप तयार करण्यासाठी अनेक संसाधने आवश्यक असल्याने, मोठ्या प्रमाणात ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक सर्किट्ससाठी अचूक मॉडेलिंग आवश्यक आहे.
वेव्हगाइड मोड्स, मोड कपलिंग, लॉस आणि गेन, तसेच लाईट सिग्नल्सचे ट्रान्समिशन हे सर्व ऑप्टिकल वेव्हगाइड डिझाइनमध्ये सिम्युलेट केले जातात.
वेव्हगाइड डिव्हाइसचे वर्णन एंट्री डेटाच्या एका विभागात त्याची भूमिती, उत्पादन घटक आणि भौतिक स्थिरांकांद्वारे केले जाते.
वेव्हगाइड डेटा आदर्शपणे सॉफ्टवेअरसह प्रोजेक्ट लेआउट वापरून इनपुट केला पाहिजे जो उत्पादन पॅरामीटर्स देखील व्यवस्थापित करू शकतो.
संख्यात्मक गणना सेट करण्यासाठी, डेटा प्रविष्ट करण्यामध्ये दुसरा घटक देखील समाविष्ट असतो. परिपूर्ण जगात, इनपुट सिस्टम संख्यात्मक गणनेची वैशिष्ट्ये लपवतात किंवा प्रतिबंधित करतात.
परंतु वेव्हगाइड मॉडेलिंगमध्ये वारंवार जटिल संख्यात्मक प्रक्रियांचा वापर केला जात असल्याने, तुम्हाला अंतर्निहित अंकांच्या काही घटकांशी परिचित असणे आवश्यक आहे.
वेव्हगाइड्स वापरून फोटोनिक सर्किट्स तयार केल्या जातात. वेव्हगाइड केंद्राच्या बाजूने असलेल्या मार्गाला लंब म्हणजे वेव्हगाइडच्या रुंदीची व्याख्या आहे, मग ती निश्चित असो किंवा बदलत असो.
ऑप्टिकल वेव्हगाइडचे मूलभूत प्रिन्सिपल
चित्रात दाखवल्याप्रमाणे, भौमितिक किंवा किरण ऑप्टिक्स संकल्पनांचा उपयोग ऑप्टिकल वेव्हगाइड्सच्या आधारे मूलभूत कल्पना व्यक्त करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.
अपवर्तन ही प्रक्रिया आहे ज्याद्वारे प्रकाश जो उच्च अपवर्तक निर्देशांक असलेल्या सामग्रीमध्ये प्रवेश करतो तो सामान्य दिशेने वाकतो.
हवेतून काचेत प्रकाश टाकण्याच्या बाबतीत विचार करा. काचेपासून हवेपर्यंत प्रकाश कसा इतर मार्गाने जातो, त्याच मार्गाचा अवलंब करतो आणि नेहमीच्या मार्गापासून विचलित होतो. टाइम-रिव्हर्सल सममितीमुळे हा परिणाम होतो. हवेतील प्रत्येक किरण काचेच्या किरणाशी मॅप करणे शक्य आहे.
वन-टू-वन संबंध अस्तित्वात आहेत. परंतु काचेतील काही प्रकाशकिरण अपवर्तनामुळे चुकतात. एकूण अंतर्गत परावर्तन, जे काचेमध्ये उरलेल्या प्रकाशाला अडकवते, ही कार्यप्रणाली आहे.
गंभीर कोनावरील कोनात, ते काचेच्या-हवेच्या संपर्कावर घडतात. ग्रीनच्या फंक्शनवर तयार केलेल्या अधिक अत्याधुनिक फॉर्म्युलेशनमध्ये, हे अतिरिक्त किरण राज्यांच्या मोठ्या घनतेशी संबंधित आहेत.
डायलेक्ट्रिक वेव्हगाइडमध्ये, आपण एकूण अंतर्गत परावर्तन वापरून प्रकाश कॅप्चर आणि निर्देशित करू शकतो. लाल प्रकाश किरण उच्च निर्देशांक माध्यमाच्या वरच्या आणि खालच्या पृष्ठभागावर प्रतिबिंबित करतात.
जोपर्यंत स्लॅब हळूहळू वाकतो तोपर्यंत, तो वक्र किंवा वाकल्यावर देखील निर्देशित केला जाऊ शकतो. फायबर ऑप्टिक्समधील या मूलभूत तत्त्वानुसार कमी निर्देशांक ग्लास क्लॅडिंगमध्ये उच्च निर्देशांक ग्लास कोरसह प्रकाशाचे मार्गदर्शन केले जाते.
वेव्हगाइड ऑपरेशन फक्त किरण ऑप्टिक्सद्वारे अंदाजे चित्रित केले जाते. डायलेक्ट्रिक वेव्हगाइडच्या पूर्ण-क्षेत्र वर्णनासाठी, मॅक्सवेलची समीकरणे विश्लेषणात्मक किंवा संख्यात्मकपणे सोडवता येतात.
ऑप्टिकल वेव्हगाइडचे उदाहरण
डायलेक्ट्रिक स्लॅब वेव्हगाइड्स, ज्यांना प्लॅनर वेव्हगाइड्स देखील म्हणतात, हे कदाचित सर्वात मूलभूत प्रकारचे ऑप्टिकल वेव्हगाइड आहेत.
अॅरेड वेव्हगाइड ग्रेटिंग्स, अकोस्टो-ऑप्टिक फिल्टर्स आणि मॉड्युलेटर ही काही ऑन-चिप उपकरणे आहेत जी त्यांच्या साधेपणामुळे स्लॅब वेव्हगाइड वापरू शकतात.
स्लॅब वेव्हगाइड्सचा वापर खेळण्यांचे मॉडेल म्हणून देखील केला जातो.
मटेरियलचे तीन थर, प्रत्येकामध्ये वेगळा डायलेक्ट्रिक स्थिरांक असतो, स्लॅब वेव्हगाइड तयार करण्यासाठी एकत्र केले जातात, जे त्यांच्या दरम्यानच्या इंटरफेसच्या समांतर दिशानिर्देशांमध्ये अनिश्चित काळासाठी विस्तारू शकतात.
जर मध्यवर्ती स्तराचा बाह्य स्तरांपेक्षा उच्च अपवर्तक निर्देशांक असेल तर, एकूण अंतर्गत परावर्तनाद्वारे प्रकाश मध्य स्तरामध्ये असतो.
द्विमितीय वेव्हगाइडची काही उदाहरणे
पट्टी वेव्हगाइड
मुळात, लेयरची एक पट्टी जी क्लॅडिंग लेयर्समध्ये पिळून काढली जाते ती स्ट्रिप वेव्हगाइड बनवते.
स्लॅब वेव्हगाइडचा मार्गदर्शक स्तर फक्त एका ऐवजी दोन्ही ट्रान्सव्हर्स दिशांमध्ये मर्यादित आहे, परिणामी आयताकृती वेव्हगाइडचे सर्वात सोपे उदाहरण आहे. दोन्ही इंटिग्रेटेड ऑप्टिकल सर्किट्स आणि लेसर डायोड आयताकृती वेव्हगाइड्स वापरतात.
ते वारंवार माच-झेहेंडर इंटरफेरोमीटर आणि तरंगलांबी विभाजन मल्टिप्लेक्सर्स सारख्या ऑप्टिकल भागांसाठी पाया म्हणून काम करतात. बर्याच वेळा, आयताकृती ऑप्टिकल वेव्हगाइड्स लेसर डायोडच्या पोकळी तयार करण्यासाठी वापरल्या जातात.
प्लॅनर तंत्राचा वापर सामान्यत: आयताकृती आकारासह ऑप्टिकल वेव्हगाइड तयार करण्यासाठी केला जातो.
रिब वेव्हगाइड
रिब वेव्हगाइडमध्ये, मार्गदर्शक स्तर हा मूलत: एक स्लॅब असतो ज्याच्या वर पट्टी (किंवा अनेक पट्ट्या) आच्छादित असतात.
मल्टि-लेयर रिब स्ट्रक्चर्समध्ये, रिब वेव्हगाइड्समध्ये दोन मितींमध्ये वेव्ह बंदिस्त करणे तसेच जवळ-एकता बंदिस्त करणे शक्य आहे.
फोटोनिक क्रिस्टल वेव्हगाइड आणि सेगमेंटेड वेव्हगाइड
त्यांच्या प्रसाराच्या मार्गावर, ऑप्टिकल वेव्हगाइड्स सामान्यतः एक स्थिर क्रॉस-सेक्शन ठेवतात. ही परिस्थिती आहे, उदाहरणार्थ, पट्टी आणि रिब वेव्हगाइड्ससह.
तथाकथित ब्लोच मोड्स वापरून, वेव्हगाइड्समध्ये त्यांच्या क्रॉस-सेक्शनमध्ये नियतकालिक भिन्नता देखील असू शकतात आणि तरीही कोणत्याही नुकसानाशिवाय प्रकाश प्रसारित करतात.
या वेव्हगाइड्सचे वर्गीकरण फोटोनिक क्रिस्टल वेव्हगाइड्स (2D किंवा 3D पॅटर्निंगसह) किंवा खंडित वेव्हगाइड्स (प्रसाराच्या दिशेने 1D पॅटर्निंगसह) म्हणून केले जाते.
लेसर-शिलालेखित वेव्हगाइड
फोटोनिक्स उद्योग हा आहे जेथे ऑप्टिकल वेव्हगाइड्स सर्वात उपयुक्त आहेत. थ्रीडी स्पेसमध्ये वेव्हगाइड्स सेट करून इलेक्ट्रिकल चिप्स आणि ऑप्टिकल फायबरमधील एकीकरण शक्य झाले आहे.
दूरसंचार तरंगलांबीवरील इन्फ्रारेड प्रकाशाचा एकच मोड अशा वेव्हगाइड्सचा वापर करून प्रसारित केला जाऊ शकतो, जे अत्यंत कमी नुकसानासह इनपुट आणि आउटपुट साइट्स दरम्यान ऑप्टिकल सिग्नल वाहून नेण्यासाठी देखील सेट केले जातात.
ऑप्टिकल वेव्हगाइड वापरते
मायक्रोवेव्ह कम्युनिकेशन्स, ब्रॉडकास्टिंग आणि रडार सिस्टममध्ये, वेव्हगाइड ही इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फीड लाइन आहे. आयताकृती किंवा दंडगोलाकार धातूच्या पाईप किंवा नळीपासून वेव्हगाइड बनवले जाते.
इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड रेखांशाने पसरते. हॉर्न आणि डिश अँटेना हे सर्वात सामान्य वेव्हगाइड ऍप्लिकेशन आहेत.
ऑप्टिकल फायबर - ते वेव्हगाइड आहे का?
एकूण अंतर्गत परावर्तन, जे ऑप्टिकल फायबरचे कार्य कसे नियंत्रित करते, याचा विचार प्रकाश वेव्हगाइड म्हणून केला जाऊ शकतो.
घटनेचा कोन गंभीर कोनापेक्षा मोठा असल्यास, जेव्हा प्रसारित लाट दोन भिन्न पदार्थांमधील सीमांना भेटते तेव्हा एकूण अंतर्गत परावर्तन होते.
निष्कर्ष
शेवटी, ऑप्टिकल वेव्हगाइड ही एक अशी रचना आहे जी प्रकाश लहरीला पाहिजे त्यापेक्षा वेगळ्या दिशेने प्रवास करण्यापासून प्रतिबंधित करून "मार्गदर्शित करते". वैद्यकीय उद्योगात, ऑप्टिकल फायबरचा वारंवार निदान आणि थेरपी या दोन्हीसाठी वापर केला जातो.
ऑप्टिकल फायबरपासून बनविलेले लवचिक स्ट्रँड फुफ्फुस, रक्त धमन्या आणि इतर अवयवांमध्ये ठेवता येतात. एका लांब नळीमध्ये दोन बंडल ऑप्टिक तंतूंचे एन्डोस्कोप, एक वैद्यकीय उपकरण असते.
एका बंडलमध्ये चाचणीखालील ऊतींच्या दिशेने प्रकाश दिल्याने सविस्तर चित्र तयार केले जाते आणि दुस-या बंडलमध्ये परावर्तित होणारा प्रकाश प्राप्त होतो. शरीराचे काही भाग किंवा सांधे, जसे की गुडघे तपासण्यासाठी एंडोस्कोप बनवता येतो.
प्रत्युत्तर द्या