පටුන[සඟවන්න][පෙන්වන්න]
දෘශ්ය වර්ණාවලියේ විද්යුත් චුම්භක තරංග මෙහෙයවන භෞතික වස්තුවක් ප්රකාශ තරංග මාර්ගෝපදේශයක් ලෙස හැඳින්වේ.
ප්ලාස්ටික් සහ වීදුරු වලින් සමන්විත විනිවිද පෙනෙන පාර විද්යුත් තරංග මාර්ගෝපදේශ මෙන්ම දෘශ්ය තන්තු ද ප්රකාශ තරංග මාර්ගෝපදේශවල සාමාන්ය ආකාර වේ.
ආලෝකයට ප්රචාරණය කළ හැකි අවකාශීය පරාසය, ආලෝකය මෙහෙයවීම සඳහා අවකාශීයව සමජාතීය නොවන උපකරණයක් වන දෘශ්ය තරංග මාර්ගෝපදේශයක් මගින් සීමා කෙරේ.
සාමාන්යයෙන්, තරංග මාර්ගෝපදේශයක වර්තන දර්ශකය අවට මාධ්යයට වඩා වැඩි කොටසකි (ආවරණ ලෙස හැඳින්වේ).
මෙම ලිපියෙන්, අපි දෘශ්ය තරංග මාර්ගෝපදේශයේ මූලධර්ම, සමහර උදාහරණ සහ තවත් බොහෝ දේ පරීක්ෂා කරන්නෙමු.
දෘශ්ය තරංග මාර්ගෝපදේශය සඳහා හැඳින්වීම
ෆෝටෝනික් උපාංගවල මූලික ගොඩනැඟිලි කොටස් වන්නේ දෘශ්ය තරංග මාර්ගෝපදේශ වන අතර ඒවා සෘජු, යුගල, ස්විචය, බෙදීම, මල්ටිප්ලෙක්ස් සහ ඩිමල්ටිප්ලෙක්ස් දෘශ්ය සංඥා වේ.
ක්ෂුද්ර ඉලෙක්ට්රොනික් වලට සමාන ප්ලැනර් තාක්ෂණය භාවිතා කිරීම, නිෂ්ක්රීය තරංග මාර්ගෝපදේශ, විද්යුත් උපාංග, සම්ප්රේෂක, ග්රාහක, සහ රියදුරු ඉලෙක්ට්රොනික සියල්ල තනි චිපයකට ඒකාබද්ධ කළ හැකිය.
තරංග මාර්ගෝපදේශක උපාංගවල ක්රියාකාරිත්වය ජ්යාමිතිය, තරංග ආයාමය, ආරම්භක ක්ෂේත්ර ව්යාප්තිය, ද්රව්ය තොරතුරු සහ විද්යුත් රිය පැදවීමේ තත්වයන් ඇතුළු විවිධ සාධක මත රඳා පවතී, ඒවායේ ක්රියාකාරිත්වය පුළුල් ලෙස අධ්යයනය කර අවබෝධ කර ගෙන ඇතත්.
ගැජට් එකක් සෑදීමට පෙර, ඇතැම් පරාමිතීන් සුසර කළ යුතුය. චිපයක් නිර්මාණය කිරීම සඳහා බොහෝ සම්පත් අවශ්ය වන බැවින්, මහා පරිමාණ දෘශ්ය ඉලෙක්ට්රොනික පරිපථ සඳහා නිශ්චිත ආකෘති නිර්මාණය අත්යවශ්ය වේ.
Waveguide modes, mode coupling, loss, and gain, as well as light signals transmission, all imulated in the optical waveguide design.
තරංග මාර්ගෝපදේශ උපාංගය එහි ජ්යාමිතිය, නිෂ්පාදන සාධක සහ ද්රව්ය නියතයන් මගින් ප්රවේශ දත්තවල එක් කොටසක විස්තර කෙරේ.
නිෂ්පාදන පරාමිති කළමනාකරණය කළ හැකි මෘදුකාංග සහිත ව්යාපෘති පිරිසැලසුමක් භාවිතයෙන් තරංග මාර්ගෝපදේශ දත්ත ඉතා මැනවින් ආදානය කළ යුතුය.
සංඛ්යාත්මක ගණනය කිරීම් සැකසීම සඳහා, දත්ත ඇතුළත් කිරීමට තවත් සංරචකයක් ද ඇතුළත් වේ. පරිපූර්ණ ලෝකයක, ආදාන පද්ධති සංඛ්යාත්මක ගණනය කිරීමේ විශේෂතා සඟවා හෝ සීමා කරනු ඇත.
නමුත් තරංග මාර්ගෝපදේශ ආකෘති නිර්මාණය නිතර සංකීර්ණ සංඛ්යාත්මක ක්රියා පටිපාටි භාවිතා කරන බැවින්, ඔබ යටින් පවතින සංඛ්යා වල සමහර අංග පිළිබඳව හුරුපුරුදු විය යුතුය.
ෆෝටෝනික් පරිපථ ඉදිකරනු ලබන්නේ තරංග මාර්ගෝපදේශ භාවිතා කරමිනි. තරංග මාර්ගෝපදේශක මධ්යස්ථානය දිගේ ඇති මාර්ගයට ලම්බකව යනු තරංග මාර්ගෝපදේශයක පළල, ස්ථාවර හෝ වෙනස්වන අර්ථ දැක්වීමයි.
ඔප්ටිකල් තරංග මාර්ගෝපදේශයේ මූලික විදුහල්පති
පින්තූරයේ පෙන්වා ඇති පරිදි, දෘශ්ය තරංග මාර්ගෝපදේශවලට යටින් පවතින මූලික අදහස් ප්රකාශ කිරීමට ජ්යාමිතික හෝ කිරණ ප්රකාශ සංකල්ප භාවිතා කළ හැක.
වර්තනය යනු ඉහළ වර්තන දර්ශකයක් ඇති ද්රව්යයකට ඇතුළු වන ආලෝකය සාමාන්ය දෙසට නැමීමේ ක්රියාවලියයි.
ආලෝකය වාතයෙන් වීදුරුවට ඇතුළු වන අවස්ථාව සලකා බලන්න. ආලෝකය වීදුරුවෙන් වාතයට අනෙක් පැත්තට ගමන් කරන ආකාරය හා සමානව, එම මාර්ගයම අනුගමනය කර සුපුරුදු මාර්ගයෙන් බැහැර වේ. කාල-ප්රතිවර්ත සමමිතිය හේතුවෙන්, මෙය ප්රතිඵලයකි. වාතයේ ඇති සෑම කිරණක්ම වීදුරුවේ ඇති කිරණ ලෙස සිතියම්ගත කළ හැකිය.
එකින් එක සම්බන්ධයක් පවතී. නමුත් වර්තනය හේතුවෙන් වීදුරුවේ ඇති සමහර ආලෝක කිරණ මග හැරේ. සම්පූර්ණ අභ්යන්තර පරාවර්තනය, වීදුරුවේ ඉතිරිව ඇති ආලෝකය හසුකර ගැනීම, ක්රියාත්මක වන යාන්ත්රණයයි.
විවේචනාත්මක කෝණයට වඩා කෝණයක දී, ඒවා වීදුරු-වාත ස්පර්ශය මත සිදු වේ. ග්රීන් ක්රියාකාරිත්වය මත ගොඩනගා ඇති වඩාත් සංකීර්ණ සූත්රගත කිරීම් වලදී, මෙම අතිරේක කිරණ ප්රාන්තවල විශාල ඝනත්වයකට සහසම්බන්ධ වේ.
පාර විද්යුත් තරංග මාර්ගෝපදේශයක, අපට සම්පූර්ණ අභ්යන්තර පරාවර්තනය භාවිතා කිරීමෙන් ආලෝකය ග්රහණය කර මෙහෙයවිය හැක. රතු ආලෝක කිරණ ඉහළ දර්ශක මාධ්යයේ ඉහළ සහ පහළ පෘෂ්ඨයන් පරාවර්තනය කරයි.
ස්ලැබ් එක ක්රමයෙන් නැමෙන තාක් කල්, එය වක්රවන විට හෝ නැමෙන විට පවා එය යොමු කළ හැක. ෆයිබර් ඔප්ටික්ස් හි මෙම මූලික මූලධර්මය අනුව පහළ දර්ශක වීදුරු ආවරණයක් තුළ ඉහළ දර්ශක වීදුරු හරයක් ඔස්සේ ආලෝකය මෙහෙයවනු ලැබේ.
තරංග මාර්ගෝපදේශක ක්රියාකාරිත්වය දළ වශයෙන් නිරූපණය වන්නේ කිරණ දෘෂ්ටි විද්යාවෙන් පමණි. පාර විද්යුත් තරංග මාර්ගෝපදේශයක සම්පූර්ණ ක්ෂේත්ර විස්තරයක් සඳහා, මැක්ස්වෙල්ගේ සමීකරණ විශ්ලේෂණාත්මකව හෝ සංඛ්යාත්මකව විසඳිය හැක.
Optical waveguide සඳහා උදාහරණය
ප්ලැනර් තරංග මාර්ගෝපදේශ ලෙසද හැඳින්වෙන පාර විද්යුත් ස්ලැබ් තරංග මාර්ගෝපදේශ සමහර විට වඩාත්ම මූලික ආකාරයේ දෘශ්ය තරංග මාර්ගෝපදේශ වේ.
Arrayed waveguide gratings, acousto-optic filters, සහ modulators යනු ඒවායේ සරල බව නිසා ස්ලැබ් තරංග මාර්ගෝපදේශ භාවිතා කළ හැකි on-chip උපාංග කිහිපයක් පමණි.
ස්ලැබ් තරංග මාර්ගෝපදේශ සෙල්ලම් බඩු ආකෘති ලෙසද නිතර භාවිතා වේ.
ද්රව්ය ස්ථර තුනක්, ඒ සෑම එකක්ම එකිනෙකට වෙනස් පාර විද්යුත් නියතයක් ඇති අතර, ඒවා අතර අතුරු මුහුණත්වලට සමාන්තරව දිශානතියකින් තොරව දිගු කළ හැකි ස්ලැබ් තරංග මාර්ගෝපදේශය සාදයි.
මධ්යම ස්ථරයේ බාහිර ස්ථරවලට වඩා ඉහළ වර්තන දර්ශකයක් තිබේ නම්, සම්පූර්ණ අභ්යන්තර පරාවර්තනය හරහා ආලෝකය මැද ස්ථරයේ අඩංගු වේ.
2-මාන තරංග මාර්ගෝපදේශයේ සමහර උදාහරණ
තීරු තරංග මාර්ගෝපදේශය
මූලික වශයෙන්, ආවරණ ස්ථර අතර මිරිකා ඇති ස්ථරයේ තීරුව තීරු තරංග මාර්ගෝපදේශයක් සෑදේ.
ස්ලැබ් තරංග මාර්ගෝපදේශයේ මාර්ගෝපදේශක ස්තරය සරලව එක් දිශාවකට වඩා තීර්යක් දිශාවන් දෙකටම සීමා වී ඇති අතර, එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස සෘජුකෝණාස්රාකාර තරංග මාර්ගෝපදේශයක සරලම උදාහරණය ලැබේ. ඒකාබද්ධ දෘශ්ය පරිපථ සහ ලේසර් ඩයෝඩ දෙකෙහිම සෘජුකෝණාස්රාකාර තරංග මාර්ගෝපදේශ භාවිතා කරයි.
ඒවා බොහෝ විට Mach-Zehnder interferometers සහ තරංග ආයාම බෙදීම් මල්ටිප්ලෙක්සර් වැනි දෘශ්ය කොටස් සඳහා පදනම ලෙස සේවය කරයි. බොහෝ විට, ලේසර් ඩයෝඩ වල කුහර සෑදීමට සෘජුකෝණාස්රාකාර දෘශ්ය තරංග මාර්ගෝපදේශ භාවිතා වේ.
සෘජුකෝණාස්රාකාර හැඩයක් සහිත දෘශ්ය තරංග මාර්ගෝපදේශ නිර්මාණය කිරීමට සාමාන්යයෙන් තල තාක්ෂණයක් භාවිතා වේ.
රිබ් තරංග මාර්ගෝපදේශය
ඉළ ඇට තරංග මාර්ගෝපදේශයක, මාර්ගෝපදේශ ස්තරය අත්යවශ්යයෙන්ම තීරුවක් (හෝ බහු තීරු) සහිත ස්ලැබ් එකකි.
බහු-ස්ථර ඉළ ඇට ව්යුහයන් තුළ, ආසන්න-ඒකීය සිරකිරීම් මෙන්ම ඉළ ඇට තරංග මාර්ගෝපදේශවල තරංගය මාන දෙකකින් සීමා කළ හැකිය.
ෆොටෝනික් ස්ඵටික තරංග මාර්ගෝපදේශය සහ ඛණ්ඩිත තරංග මාර්ගෝපදේශය
ඔවුන්ගේ ප්රචාරණ මාර්ගය ඔස්සේ, දෘශ්ය තරංග මාර්ගෝපදේශ සාමාන්යයෙන් නියත හරස්කඩක් තබා ගනී. උදාහරණයක් ලෙස, තීරු සහ රිබ් තරංග මාර්ගෝපදේශ සමඟ තත්වය මෙයයි.
ඊනියා Bloch මාතයන් භාවිතා කිරීමෙන්, තරංග මාර්ගෝපදේශවලට ද ඒවායේ හරස්කඩෙහි ආවර්තිතා වෙනස්කම් ඇති අතර කිසිදු පාඩුවකින් තොරව ආලෝකය සම්ප්රේෂණය කළ හැකිය.
මෙම තරංග මාර්ගෝපදේශ ෆෝටෝනික් ස්ඵටික තරංග මාර්ගෝපදේශ (2D හෝ 3D රටා සහිත) හෝ ඛණ්ඩිත තරංග මාර්ගෝපදේශ (ප්රචාරණ දිශාව ඔස්සේ 1D රටාවක් සහිත) ලෙස වර්ගීකරණය කර ඇත.
ලේසර් ලියූ තරංග මාර්ගෝපදේශය
ෆෝටෝනික්ස් කර්මාන්තය යනු දෘශ්ය තරංග මාර්ගෝපදේශ වඩාත් ප්රයෝජනවත් වේ. ත්රිමාණ අවකාශයේ තරංග මාර්ගෝපදේශ සැකසීම මගින් විද්යුත් චිප්ස් සහ ඔප්ටිකල් තන්තු අතර අනුකලනය සිදු වේ.
විදුලි සංදේශ තරංග ආයාමවල අධෝරක්ත ආලෝකයේ තනි මාදිලියක් එවැනි තරංග මාර්ගෝපදේශ භාවිතයෙන් ප්රචාරණය කළ හැකි අතර, ඒවා ආදාන සහ ප්රතිදාන අඩවි අතර අතිශයින් අඩු පාඩුවක් සහිත දෘශ්ය සංඥා ගෙනයාමට ද සකසා ඇත.
ඔප්ටිකල් තරංග මාර්ගෝපදේශය භාවිතා කරයි
මයික්රෝවේව් සන්නිවේදන, විකාශන සහ රේඩාර් පද්ධතිවල තරංග මාර්ගෝපදේශය යනු විද්යුත් චුම්භක පෝෂක රේඛාවකි. තරංග මාර්ගෝපදේශයක් සෘජුකෝණාස්රාකාර හෝ සිලින්ඩරාකාර ලෝහ පයිප්පයකින් හෝ නලයකින් සාදා ඇත.
විද්යුත් චුම්භක ක්ෂේත්රය දිගට විහිදේ. හෝන් සහ ඩිෂ් ඇන්ටනා යනු වඩාත් සාමාන්ය තරංග මාර්ගෝපදේශ යෙදුම් වේ.
ඔප්ටිකල් තන්තු - එය තරංග මාර්ගෝපදේශයක්ද?
දෘශ්ය තන්තු ක්රියා කරන ආකාරය පාලනය කරන සම්පූර්ණ අභ්යන්තර පරාවර්තනය ආලෝක තරංග මාර්ගෝපදේශයක් ලෙස සැලකිය හැකිය.
සිද්ධි කෝණය විවේචනාත්මක කෝණයට වඩා වැඩි නම්, ප්රචාරක තරංගයක් විවිධ ද්රව්ය දෙකක් අතර මායිම හමු වූ විට සම්පූර්ණ අභ්යන්තර පරාවර්තනය සිදු වේ.
නිගමනය
අවසාන වශයෙන්, දෘශ්ය තරංග මාර්ගෝපදේශයක් යනු ආලෝක තරංගයක් අවශ්ය දිශාවට වඩා වෙනස් දිශාවකට ගමන් කිරීම වැළැක්වීමෙන් “මාර්ගෝපදේශ” කරන ව්යුහයකි. වෛද්ය කර්මාන්තයේ දී, රෝග විනිශ්චය සහ ප්රතිකාර යන දෙකටම ඔප්ටිකල් තන්තු නිතර භාවිතා වේ.
දෘශ්ය තන්තු වලින් සාදන ලද නම්යශීලී කෙඳි පෙණහලු, රුධිර ධමනි සහ අනෙකුත් අවයව තුළට තැබිය හැකිය. එක් දිගු නලයක් වෛද්ය උපකරණයක් වන එන්ඩොස්කොප් එකක ඔප්ටික් තන්තු මිටි දෙකක් ඇත.
එක් මිටියක් තුළ පරීක්ෂණයට ලක්වන පටක දෙසට ආලෝකය යොමු කිරීමෙන් සවිස්තරාත්මක පින්තූරයක් නිර්මාණය කර ඇති අතර අනෙක් මිටියෙන් පරාවර්තනය වන ආලෝකය ලබා ගනී. දණහිස් වැනි ඇතැම් ශරීර කොටස් හෝ සන්ධි පරීක්ෂා කිරීම සඳහා එන්ඩොස්කොපික් සෑදිය හැකිය.
ඔබමයි