विषयसूची[लुकाउनुहोस्][देखाउनु]
अप्टिकल स्पेक्ट्रममा विद्युत चुम्बकीय तरंगहरू निर्देशित गर्ने भौतिक वस्तुलाई अप्टिकल वेभगाइड भनिन्छ।
प्लास्टिक र गिलासबाट बनेको पारदर्शी डाइलेक्ट्रिक वेभगाइडहरू, साथै अप्टिकल फाइबर, अप्टिकल वेभगाइडहरूको विशिष्ट रूपहरू हुन्।
स्थानिय दायरा जसमा प्रकाशले प्रचार गर्न सक्छ एक अप्टिकल वेभगाइड द्वारा सीमित छ, जुन प्रकाश निर्देशित गर्न को लागी एक स्थानिय रूपमा असंगत यन्त्र हो।
सामान्यतया, एक वेभगाइडमा एक खण्ड हुन्छ जहाँ अपवर्तक सूचकांक वरपरको माध्यम (क्लेडिङ भनिन्छ) भन्दा उच्च हुन्छ।
यस लेखमा, हामी अप्टिकल वेभगाइडका सिद्धान्तहरू, केही उदाहरणहरू, र धेरै कुराहरू जाँच गर्नेछौं।
अप्टिकल वेभगाइडको परिचय
फोटोनिक उपकरणहरूको आधारभूत निर्माण ब्लकहरू अप्टिकल वेभगाइडहरू हुन्, जसले डायरेक्ट, जोडी, स्विच, डिभाइड, मल्टिप्लेक्स, र डेमल्टीप्लेक्स अप्टिकल सिग्नलहरू।
प्लानर टेक्नोलोजी प्रयोग गरेर, जुन माइक्रोइलेक्ट्रोनिक्स, निष्क्रिय वेभगाइडहरू, इलेक्ट्रोप्टिक कम्पोनेन्टहरू, ट्रान्समिटरहरू, रिसिभरहरू, र ड्राइभिङ इलेक्ट्रोनिक्सहरू जस्तै छ, सबैलाई एकल चिपमा जोड्न सकिन्छ।
वेभगाइड उपकरणहरूको प्रदर्शन ज्यामिति, तरंगदैर्ध्य, प्रारम्भिक क्षेत्र वितरण, सामग्री जानकारी, र इलेक्ट्रोप्टिक ड्राइभिङ अवस्थाहरू सहित विभिन्न कारकहरूमा निर्भर गर्दछ, तिनीहरूको प्रकार्यको व्यापक रूपमा अध्ययन र बुझिएको तथ्यको बावजुद।
ग्याजेट बनाउनु अघि, निश्चित प्यारामिटरहरू ट्युन गर्न आवश्यक छ। चिप सिर्जना गर्न धेरै स्रोतहरू आवश्यक भएको कारणले, ठूला-ठूला अप्टोइलेक्ट्रोनिक सर्किटहरूको लागि सटीक मोडलिङ आवश्यक छ।
Waveguide मोडहरू, मोड युग्मन, घाटा, र लाभ, साथै प्रकाश संकेतहरूको प्रसारण, सबै अप्टिकल वेभगाइड डिजाइनमा सिमुलेटेड छन्।
वेभगाइड उपकरण यसको ज्यामिति, निर्माण कारकहरू, र सामग्री स्थिरताहरू द्वारा प्रविष्टि डेटाको एक खण्डमा वर्णन गरिएको छ।
वेभगाइड डाटा आदर्श रूपमा सफ्टवेयरको साथ प्रोजेक्ट लेआउट प्रयोग गरेर इनपुट हुनुपर्छ जसले उत्पादन प्यारामिटरहरू पनि व्यवस्थापन गर्न सक्छ।
संख्यात्मक गणनाहरू सेट गर्नका लागि, डेटा प्रविष्ट गर्दा अर्को कम्पोनेन्ट पनि समावेश हुन्छ। एक उत्तम संसारमा, इनपुट प्रणालीहरूले संख्यात्मक गणनाको विशिष्टताहरू लुकाउने वा प्रतिबन्धित गर्दछ।
तर वेभगाइड मोडलिङले अक्सर जटिल संख्यात्मक प्रक्रियाहरूको प्रयोग गर्ने भएकोले, तपाईंले अन्तर्निहित संख्यात्मकका केही तत्वहरूसँग परिचित हुन आवश्यक छ।
फोटोनिक सर्किट वेभगाइडहरू प्रयोग गरेर निर्माण गरिन्छ। वेभगाइड केन्द्रको साथ मार्गको लम्बाइ भनेको वेभगाइडको चौडाइको परिभाषा हो, चाहे स्थिर वा परिवर्तन होस्।
अप्टिकल वेभगाइडको आधारभूत प्रिन्सिपल
चित्रमा देखाइए अनुसार, ज्यामितीय वा रे अप्टिक्स अवधारणाहरू अप्टिकल वेभगाइडहरू अन्तर्गत आधारभूत विचारहरू व्यक्त गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।
अपवर्तन भनेको उच्च अपवर्तक सूचकांक भएको सामग्रीमा प्रवेश गर्ने प्रकाशलाई सामान्यतर्फ झुकाउने प्रक्रिया हो।
हावाबाट गिलासमा प्रकाश प्रवेश गर्ने अवस्थालाई विचार गर्नुहोस्। उज्यालोले अर्को तर्फ सर्ने तरिका जस्तै, गिलासबाट हावामा, उही मार्ग अनुसरण गर्नुहोस् र सामान्यबाट विचलित हुन्छ। टाइम रिभर्सल सिमेट्रीको कारणले, यो परिणाम हो। हावाको प्रत्येक किरणलाई गिलासको किरणमा नक्सा गर्न सम्भव छ।
एक-एक सम्बन्ध अवस्थित छ। तर गिलासमा केही प्रकाश किरणहरू अपवर्तनको कारण छुटेका छन्। कुल आन्तरिक प्रतिबिम्ब, जसले गिलासमा बाँकी प्रकाशलाई जालमा पार्छ, काममा रहेको संयन्त्र हो।
महत्वपूर्ण कोण माथि एक कोण मा, तिनीहरू ग्लास-एयर सम्पर्क मा घटना हो। ग्रीनको प्रकार्यमा निर्मित थप परिष्कृत सूत्रहरूमा, यी अतिरिक्त किरणहरू राज्यहरूको ठूलो घनत्वसँग सम्बन्धित छन्।
डाइइलेक्ट्रिक वेभगाइडमा, हामी पूर्ण आन्तरिक प्रतिबिम्ब प्रयोग गरेर प्रकाशलाई खिच्न र निर्देशित गर्न सक्छौं। रातो बत्ती किरणहरूले उच्च सूचकांक माध्यमको माथि र तल्लो सतहहरू प्रतिबिम्बित गर्दछ।
जबसम्म स्ल्याब बिस्तारै झुक्छ, यो घुमाउरो वा झुक्दा पनि निर्देशित गर्न सकिन्छ। फाइबर अप्टिक्समा यो आधारभूत सिद्धान्त अनुसार तल्लो अनुक्रमणिका गिलास क्लेडिङमा प्रकाशलाई उच्च सूचकांक ग्लास कोरको साथ निर्देशित गरिन्छ।
Waveguide सञ्चालन केवल किरण अप्टिक्स द्वारा चित्रण गरिएको छ। डाइलेक्ट्रिक वेभगाइडको पूर्ण-फिल्ड विवरणको लागि, म्याक्सवेलको समीकरणहरू विश्लेषणात्मक वा संख्यात्मक रूपमा समाधान गर्न सकिन्छ।
Optical waveguide को उदाहरण
डाइलेक्ट्रिक स्ल्याब वेभगाइडहरू, जसलाई प्लानर वेभगाइडहरू पनि भनिन्छ, सायद सबैभन्दा आधारभूत प्रकारको अप्टिकल वेभगाइडहरू हुन्।
Arrayed Waveguide gratings, acousto-optic फिल्टरहरू, र modulators केवल केही अन-चिप उपकरणहरू हुन् जसले तिनीहरूको सरलताको कारणले स्ल्याब वेभगाइडहरू प्रयोग गर्न सक्छन्।
स्ल्याब वेभगाइडहरू पनि प्राय: खेलौना मोडेलको रूपमा प्रयोग गरिन्छ।
सामग्रीका तीन तहहरू, प्रत्येकमा एक अलग डाइइलेक्ट्रिक स्थिरता भएको, स्ल्याब वेभगाइड बनाउनको लागि जोडिएको छ, जुन तिनीहरू बीचको इन्टरफेसहरूको समानान्तर दिशाहरूमा अनिश्चित कालसम्म विस्तार गर्न सक्छ।
यदि केन्द्रीय तहमा बाहिरी तहहरू भन्दा उच्च अपवर्तक सूचकांक छ भने, प्रकाश पूर्ण आन्तरिक प्रतिबिम्ब मार्फत मध्य तहमा समावेश हुन्छ।
२-आयामी वेभगाइडका केही उदाहरणहरू
स्ट्रिप वेभगाइड
मूलतया, लेयरको स्ट्रिप जुन क्ल्याडिङ लेयरहरू बीचमा निचोडिएको हुन्छ जसले स्ट्रिप वेभगाइड बनाउँछ।
स्ल्याब वेभगाइडको गाईडिङ लेयरलाई एउटा मात्र नभई दुबै ट्रान्सभर्स दिशाहरूमा सीमित गरिएको छ, परिणामस्वरूप आयताकार वेभगाइडको सरल उदाहरण हो। दुबै एकीकृत अप्टिकल सर्किट र लेजर डायोडहरूले आयताकार वेभगाइडहरू प्रयोग गर्छन्।
तिनीहरू प्रायः अप्टिकल भागहरू जस्तै माच-जेन्डर इन्टरफेरोमिटरहरू र तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टिप्लेक्सरहरूको लागि आधारको रूपमा सेवा गर्छन्। धेरै पटक, आयताकार अप्टिकल वेभगाइडहरू लेजर डायोडहरूको गुहाहरू निर्माण गर्न प्रयोग गरिन्छ।
एक प्लानर प्रविधि सामान्यतया आयताकार आकारको साथ अप्टिकल वेभगाइडहरू सिर्जना गर्न प्रयोग गरिन्छ।
रिब वेभगाइड
रिब वेभगाइडमा, गाईडिङ लेयर अनिवार्य रूपमा एउटा स्ल्याब हो जसको माथि पट्टी (वा धेरै स्ट्रिपहरू) ओभरलेड हुन्छ।
बहु-तह रिब ढाँचाहरूमा, रिब वेभगाइडहरूमा दुई आयामहरूमा तरंगको बन्दोबस्त र नजिक-एकता कैद सम्भव छ।
फोटोनिक क्रिस्टल वेभगाइड र सेग्मेन्टेड वेभगाइड
तिनीहरूको प्रचार मार्गमा, अप्टिकल वेभगाइडहरू सामान्यतया एक स्थिर क्रस-सेक्शन राख्छन्। यो अवस्था हो, उदाहरणका लागि, स्ट्रिप र रिब वेभगाइडहरूसँग।
तथाकथित ब्लोच मोडहरू प्रयोग गरेर, वेभगाइडहरू तिनीहरूको क्रस-सेक्शनमा आवधिक भिन्नताहरू हुन सक्छन् र अझै पनि कुनै हानि बिना प्रकाश प्रसारण गर्न सक्छन्।
यी वेभगाइडहरूलाई फोटोनिक क्रिस्टल वेभगाइडहरू (2D वा 3D ढाँचाको साथ) वा खण्डित वेभगाइडहरू (प्रसारको दिशामा 1D ढाँचाको साथ) को रूपमा वर्गीकृत गरिन्छ।
लेजर अंकित तरंग गाइड
फोटोनिक्स उद्योग हो जहाँ अप्टिकल वेभगाइडहरू सबैभन्दा उपयोगी छन्। थ्रीडी स्पेसमा वेभगाइडहरू सेटअप गरेर विद्युतीय चिप्स र अप्टिकल फाइबरहरू बीचको एकीकरण सम्भव भएको छ।
टेलिकम्युनिकेसन तरंगदैर्ध्यमा इन्फ्रारेड प्रकाशको एकल मोडलाई त्यस्ता वेभगाइडहरू प्रयोग गरेर प्रचार गर्न सकिन्छ, जुन इनपुट र आउटपुट साइटहरू बीच अप्टिकल सिग्नलहरू धेरै थोरै हानिमा लैजानको लागि सेटअप गरिएको छ।
अप्टिकल वेभगाइड प्रयोग गर्दछ
माइक्रोवेभ संचार, प्रसारण, र रडार प्रणालीहरूमा, एक वेभगाइड एक इलेक्ट्रोम्याग्नेटिक फिड लाइन हो। वेभगाइड धातुको पाइप वा ट्यूबबाट बनेको हुन्छ जुन आयताकार वा बेलनाकार हुन्छ।
विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र लामो समयसम्म फैलिएको छ। हर्न र डिश एन्टेनाहरू सबैभन्दा विशिष्ट वेभगाइड अनुप्रयोगहरू हुन्।
अप्टिकल फाइबर—के यो वेभगाइड हो?
कुल आन्तरिक प्रतिबिम्ब, जसले कसरी अप्टिकल फाइबर प्रकार्यहरू नियन्त्रण गर्दछ, लाई लाइट वेभगाइडको रूपमा सोच्न सकिन्छ।
यदि घटनाको कोण महत्वपूर्ण कोण भन्दा ठूलो छ भने, कुल आन्तरिक प्रतिबिम्ब तब हुन्छ जब एक प्रसारित तरंगले दुई फरक सामग्रीहरू बीचको सिमानामा सामना गर्दछ।
निष्कर्ष
निष्कर्षमा, एक अप्टिकल वेभगाइड एक संरचना हो जसले प्रकाश तरंगलाई चाहिएको भन्दा फरक दिशामा यात्रा गर्नबाट रोकेर "मार्गदर्शन" गर्दछ। चिकित्सा उद्योगमा, अप्टिकल फाइबरहरू प्राय: निदान र उपचार दुवैको लागि प्रयोग गरिन्छ।
अप्टिकल फाइबरबाट बनेको लचिलो स्ट्र्यान्डहरू फोक्सो, रक्त धमनी र अन्य अंगहरूमा राख्न सकिन्छ। एउटा लामो ट्यूबले एन्डोस्कोप भित्र दुईवटा ओप्टिक फाइबरहरू राख्छ, एउटा मेडिकल उपकरण।
एउटा बन्डलमा परीक्षण अन्तर्गत टिस्यु तर्फ प्रकाश निर्देशित गरेर अर्को बन्डलमा प्रतिबिम्बित प्रकाश प्राप्त गर्दा विस्तृत चित्र सिर्जना गरिन्छ। एन्डोस्कोपहरू शरीरका केही अंगहरू वा जोर्नीहरू, जस्तै घुँडाहरू जाँच्नको लागि बनाउन सकिन्छ।
जवाफ छाड्नुस्