Jadual Kandungan[Sembunyi][Tunjukkan]
Objek fizikal yang mengarahkan gelombang elektromagnet dalam spektrum optik dipanggil pandu gelombang optik.
Pandu gelombang dielektrik lutsinar yang terdiri daripada plastik dan kaca, serta gentian optik, adalah bentuk tipikal pandu gelombang optik.
Julat spatial di mana cahaya boleh merambat dikekang oleh pandu gelombang optik, yang merupakan peranti tidak homogen dari segi ruang untuk mengarahkan cahaya.
Lazimnya, pandu gelombang mempunyai bahagian di mana indeks biasannya lebih tinggi daripada medium sekeliling (dipanggil pelapisan).
Dalam artikel ini, kami akan mengkaji prinsip pandu gelombang optik, beberapa contoh, dan banyak lagi.
Pengenalan kepada pandu gelombang optik
Blok binaan asas peranti fotonik ialah pandu gelombang optik, yang mengarahkan, memasangkan, menukar, membahagi, memultipleks dan isyarat optik demultipleks.
Menggunakan teknologi planar, yang serupa dengan mikroelektronik, pandu gelombang pasif, komponen elektrooptik, pemancar, penerima dan elektronik pemanduan semuanya boleh digabungkan ke dalam satu cip.
Prestasi peranti pandu gelombang bergantung pada pelbagai faktor, termasuk geometri, panjang gelombang, taburan medan awal, maklumat bahan, dan keadaan pemanduan elektrooptik, walaupun pada hakikatnya fungsinya telah dikaji dan difahami secara meluas.
Sebelum membuat alat, parameter tertentu perlu ditala. Oleh kerana begitu banyak sumber diperlukan untuk mencipta cip, pemodelan yang tepat adalah penting untuk litar optoelektronik berskala besar.
Mod pandu gelombang, gandingan mod, kehilangan dan keuntungan, serta penghantaran isyarat cahaya, semuanya disimulasikan dalam reka bentuk pandu gelombang optik.
Peranti pandu gelombang diterangkan dalam satu bahagian data kemasukan dengan geometri, faktor pembuatan dan pemalar bahan.
Data pandu gelombang sebaiknya dimasukkan menggunakan reka letak projek dengan perisian yang juga boleh mengurus parameter pembuatan.
Untuk menetapkan pengiraan berangka, memasukkan data juga termasuk komponen lain. Dalam dunia yang sempurna, sistem input akan menyembunyikan atau menyekat spesifik pengiraan berangka.
Tetapi oleh kerana pemodelan pandu gelombang kerap menggunakan prosedur berangka yang kompleks, anda perlu biasa dengan beberapa elemen angka asas.
Litar fotonik dibina menggunakan pandu gelombang. Serenjang dengan laluan di sepanjang pusat pandu gelombang ialah definisi lebar pandu gelombang, sama ada tetap atau berubah.
Pengetua Asas pandu gelombang Optik
Seperti yang ditunjukkan dalam gambar, konsep geometri atau optik sinar boleh digunakan untuk menyampaikan idea asas yang menyokong pandu gelombang optik.
Pembiasan ialah proses di mana cahaya yang memasuki bahan yang mempunyai indeks biasan yang lebih tinggi membengkok ke arah normal.
Pertimbangkan kes cahaya memasuki kaca dari udara. Sama seperti bagaimana cahaya bergerak ke arah lain, dari kaca ke udara, ikut laluan yang sama dan menyimpang daripada biasa. Disebabkan oleh simetri pembalikan masa, ini terhasil. Adalah mungkin untuk memetakan setiap sinar di udara kepada sinar dalam kaca.
Hubungan satu dengan satu wujud. Tetapi beberapa sinaran cahaya dalam kaca terlepas kerana pembiasan. Jumlah pantulan dalaman, yang memerangkap cahaya yang tinggal di dalam kaca, adalah mekanisme yang berfungsi.
Pada sudut di atas sudut genting, ia adalah insiden pada sentuhan udara kaca. Dalam formulasi yang lebih canggih yang dibina berdasarkan fungsi Green, sinar tambahan ini berkait dengan ketumpatan keadaan yang lebih besar.
Dalam pandu gelombang dielektrik, kita boleh menangkap dan mengarahkan cahaya dengan menggunakan pantulan dalaman total. Sinaran cahaya merah memantulkan permukaan atas dan bawah medium indeks tinggi.
Selagi papak membengkok secara beransur-ansur, ia boleh diarahkan walaupun ia melengkung atau bengkok. Cahaya dipandu sepanjang teras kaca indeks tinggi dalam pelapisan kaca indeks yang lebih rendah mengikut prinsip asas dalam gentian optik ini.
Operasi pandu gelombang hanya digambarkan secara kasar oleh optik sinar. Untuk penerangan medan penuh pandu gelombang dielektrik, persamaan Maxwell boleh diselesaikan secara analitik atau berangka.
Contoh pandu gelombang optik
Pandu gelombang papak dielektrik, juga dikenali sebagai pandu gelombang planar, mungkin merupakan jenis pandu gelombang optik yang paling asas.
Kisi pandu gelombang tersusun, penapis akustooptik dan modulator hanyalah beberapa peranti pada cip yang boleh menggunakan pandu gelombang papak kerana kesederhanaannya.
Pandu gelombang papak juga kerap digunakan sebagai model mainan.
Tiga lapisan bahan, setiap satu mempunyai pemalar dielektrik yang berbeza, digabungkan untuk membentuk pandu gelombang papak, yang boleh memanjang selama-lamanya dalam arah selari dengan antara muka antara mereka.
Jika lapisan tengah mempunyai indeks biasan yang lebih tinggi daripada lapisan luar, cahaya terkandung dalam lapisan tengah melalui pantulan dalaman keseluruhan.
Beberapa contoh pandu gelombang 2 Dimensi
Jalur pandu gelombang
Pada asasnya, jalur lapisan yang terhimpit di antara lapisan pelapisan ialah yang membentuk pandu gelombang jalur.
Lapisan panduan pandu gelombang papak dikekang dalam kedua-dua arah melintang dan bukannya satu, menghasilkan contoh termudah pandu gelombang segi empat tepat. Kedua-dua litar optik bersepadu dan diod laser menggunakan pandu gelombang segi empat tepat.
Ia kerap berfungsi sebagai asas untuk bahagian optik seperti interferometer Mach-Zehnder dan pemultipleks pembahagian panjang gelombang. Banyak kali, pandu gelombang optik segi empat tepat digunakan untuk membina rongga diod laser.
Teknik planar biasanya digunakan untuk mencipta pandu gelombang optik dengan bentuk segi empat tepat.
Pandu gelombang rusuk
Dalam pandu gelombang rusuk, lapisan pemandu pada asasnya ialah papak dengan jalur (atau berbilang jalur) bertindih di atasnya.
Dalam struktur rusuk berbilang lapisan, kurungan hampir perpaduan adalah mungkin serta kurungan gelombang dalam dua dimensi dalam pandu gelombang rusuk.
Pandu gelombang kristal fotonik dan pandu gelombang bersegmen
Di sepanjang laluan perambatannya, pandu gelombang optik biasanya mengekalkan keratan rentas yang tetap. Ini adalah keadaan, sebagai contoh, dengan pandu gelombang jalur dan rusuk.
Dengan menggunakan apa yang dipanggil mod Bloch, pandu gelombang juga boleh mempunyai variasi berkala dalam keratan rentasnya tetapi menghantar cahaya tanpa sebarang kehilangan.
Pandu gelombang ini dikelaskan sebagai pandu gelombang kristal fotonik (dengan corak 2D atau 3D) atau pandu gelombang bersegmen (dengan corak 1D di sepanjang arah perambatan).
Pandu gelombang bertulisan laser
Industri fotonik adalah tempat pandu gelombang optik paling berguna. Penyepaduan antara cip elektrik dan gentian optik dimungkinkan dengan menyediakan pandu gelombang dalam ruang 3D.
Mod tunggal cahaya inframerah pada panjang gelombang telekomunikasi boleh disebarkan menggunakan pandu gelombang sedemikian, yang juga disediakan untuk membawa isyarat optik antara tapak input dan output dengan kehilangan yang sangat kecil.
Penggunaan pandu gelombang optik
Dalam komunikasi gelombang mikro, penyiaran dan sistem radar, pandu gelombang ialah saluran suapan elektromagnet. Pandu gelombang diperbuat daripada paip atau tiub logam yang berbentuk segi empat tepat atau silinder.
Medan elektromagnet merebak secara longitudinal. Antena tanduk dan hidangan adalah aplikasi pandu gelombang yang paling tipikal.
Gentian optik—adakah ia pandu gelombang?
Jumlah pantulan dalaman, yang mengawal cara gentian optik berfungsi, boleh dianggap sebagai pandu gelombang cahaya.
Jika sudut tuju lebih besar daripada sudut genting, jumlah pantulan dalaman berlaku apabila gelombang perambatan bertemu sempadan antara dua bahan yang berbeza.
Kesimpulan
Kesimpulannya, pandu gelombang optik ialah struktur yang "membimbing" gelombang cahaya dengan menghalangnya daripada bergerak ke arah yang berbeza daripada yang dikehendaki. Dalam industri perubatan, gentian optik kerap digunakan untuk diagnosis dan terapi.
Helai fleksibel yang diperbuat daripada gentian optik boleh diletakkan ke dalam paru-paru, arteri darah, dan organ lain. Satu tiub panjang menempatkan dua berkas gentian optik di dalam endoskop, peranti perubatan.
Gambar terperinci dicipta dengan menghalakan cahaya ke arah tisu yang diuji dalam satu berkas sambil menerima cahaya yang dipantulkan daripadanya dalam berkas yang lain. Endoskop boleh dibuat untuk memeriksa bahagian badan atau sendi tertentu, seperti lutut.
Sila tinggalkan balasan anda