Daptar eusi[Sumputkeun][Témbongkeun]
Obyék fisik anu ngarahkeun gelombang éléktromagnétik dina spéktrum optik disebut waveguide optik.
Waveguides diéléktrik transparan diwangun ku palastik jeung kaca, kitu ogé serat optik, mangrupakeun bentuk has tina waveguides optik.
Kisaran spasial dimana cahaya bisa rambat diwatesan ku hiji waveguide optik, nu mangrupakeun alat spasial inhomogenous pikeun ngarahkeun cahaya.
Ilaharna, waveguide ngabogaan bagian mana indéks réfraktif leuwih luhur batan sedeng sabudeureun (disebut cladding).
Dina artikel ieu, urang bakal nalungtik prinsip pandu gelombang optik, sababaraha conto, sareng seueur deui.
Bubuka pikeun waveguide optik
Blok wangunan dasar alat fotonik nyaéta pandu gelombang optik, nu langsung, pasangan, switch, divide, multiplex, jeung sinyal optik demultiplex.
Ngagunakeun téhnologi planar, nu sarupa jeung microelectronics, waveguides pasip, komponén electrooptic, pamancar, panarima, sarta éléktronika nyetir sadayana tiasa digabungkeun kana hiji chip tunggal.
Kinerja alat pandu gelombang gumantung kana rupa-rupa faktor, kalebet géométri, panjang gelombang, distribusi lapangan awal, inpormasi bahan, sareng kaayaan nyetir éléktrooptik, sanaos kanyataan yén fungsina parantos diulik sareng kahartos sacara éksténsif.
Saméméh nyieun gadget, parameter tangtu kudu disetel. Kusabab seueur sumber anu diperyogikeun pikeun nyiptakeun chip, modél anu tepat penting pikeun sirkuit optoeléktronik skala ageung.
modeu Waveguide, mode gandeng, leungitna, jeung gain, kitu ogé pangiriman sinyal cahaya, sadayana simulated dina desain waveguide optik.
Alat pandu gelombang dijelaskeun dina hiji bagian tina data éntri ku géométri, faktor manufaktur, sareng konstanta bahan.
Data pandu gelombang idéal kedah janten input nganggo perenah proyék sareng parangkat lunak anu ogé tiasa ngatur parameter manufaktur.
Pikeun nyetel itungan numerik, ngasupkeun data ogé ngawengku komponén séjén. Dina dunya anu sampurna, sistem input bakal nyumputkeun atanapi ngabatesan spésifik tina komputasi numerik.
Tapi saprak modeling waveguide mindeng ngagunakeun prosedur numeris kompléks, Anjeun kudu jadi akrab jeung sababaraha elemen numerik kaayaan.
Sirkuit fotonik diwangun ngagunakeun pandu gelombang. Jejeg jalur sapanjang puseur waveguide mangrupa harti rubak waveguide urang, naha tetep atawa robah.
Dasar Principal of Optical waveguide
Ditémbongkeun saperti dina gambar, konsép géométri atawa sinar optik bisa dipaké pikeun nepikeun gagasan dasar underpinning waveguides optik.
Réfraksi nyaéta prosés cahaya anu asup kana bahan anu gaduh indéks réfraktif anu langkung luhur ngabengkokkeun ka arah normal.
Pertimbangkeun kasus cahaya asup kaca tina hawa. Sarupa jeung kumaha cahaya pindah ka arah séjén, ti kaca ka hawa, turutan jalur anu sarua sarta nyimpang ti biasa. Alatan simétri ngabalikeun waktos, hasilna ieu. Kasebut nyaéta dimungkinkeun pikeun peta unggal sinar dina hawa ka sinar dina kaca.
Aya hubungan hiji-ka-hiji. Tapi sababaraha sinar cahaya dina kaca lasut alatan réfraksi. Pantulan internal total, anu nyéépkeun sésa-sésa cahaya dina gelas, nyaéta mékanisme anu dianggo.
Dina hiji sudut leuwih sudut kritis, aranjeunna kajadian dina kontak kaca-hawa. Dina formulasi anu langkung canggih anu diwangun dina fungsi Green, sinar tambahan ieu pakait sareng dénsitas nagara bagian anu langkung ageung.
Dina pandu gelombang diéléktrik, urang tiasa néwak sareng ngarahkeun cahaya nganggo pantulan internal total. Sinar lampu beureum ngeunteung ti luhur jeung handap surfaces sedeng indéks luhur.
Salami slab ngabengkokkeun laun, éta tiasa diarahkeun sanajan éta melengkung atanapi ngabengkokkeun. Cahaya dipandu sapanjang inti kaca indéks luhur dina cladding kaca indéks handap nurutkeun prinsip dasar ieu dina serat optik.
Operasi Waveguide ngan ukur digambarkeun ku optik sinar. Pikeun katerangan lapangan lengkep ngeunaan pandu gelombang diéléktrik, persamaan Maxwell tiasa direngsekeun sacara analitik atanapi numerik.
Conto pandu gelombang optik
Waveguides slab diéléktrik, ogé katelah pandu gelombang planar, sigana mangrupikeun jinis pandu gelombang optik anu paling dasar.
Arrayed waveguide gratings, acousto-optik saringan, sarta modulators ngan sababaraha alat on-chip nu bisa ngagunakeun waveguides slab kusabab kesederhanaan maranéhanana.
Waveguides slab ogé sering dianggo salaku modél kaulinan.
Tilu lapisan bahan, masing-masing gaduh konstanta diéléktrik anu béda, digabungkeun pikeun ngabentuk waveguide slab, anu tiasa manjangkeun salamina dina arah anu paralel sareng antarmuka antara aranjeunna.
Lamun lapisan tengah boga indéks réfraktif leuwih luhur batan lapisan luar, cahaya dikandung dina lapisan tengah ngaliwatan total pantulan internal.
Sababaraha conto tina waveguide 2-Diménsi
Jalur pandu gelombang
Dasarna, hiji strip tina lapisan anu squeezed di antara lapisan cladding nyaeta naon nyieun hiji waveguide strip.
Lapisan pandu gelombang slab dibatesan dina dua arah melintang tinimbang ngan ukur hiji, hasilna conto pangbasajanna pandu gelombang sagi opat. Duanana sirkuit optik terpadu sareng dioda laser nganggo pandu gelombang sagi opat.
Aranjeunna sering janten yayasan pikeun bagian optik sapertos interferometer Mach-Zehnder sareng multiplexers division panjang gelombang. Sababaraha kali, pandu gelombang optik rectangular dipaké pikeun ngawangun rongga dioda laser.
Téhnik planar ilaharna dipaké pikeun nyieun pandu gelombang optik kalayan wangun rectangular.
Panungtun gelombang iga
Dina waveguide iga, lapisan guiding dasarna mangrupa slab kalawan strip a (atawa sababaraha strips) overlaid on luhureun eta.
Dina struktur iga multi-lapisan, kurungan deukeut-kahiji mungkin ogé kurungan gelombang dina dua diménsi dina waveguides iga.
Waveguide kristal Photonic jeung waveguide segmented
Sapanjang jalur rambatan maranéhanana, waveguides optik normalna tetep cross-section konstan. Ieu kaayaan, misalna, kalawan strip jeung iga waveguides.
Ku ngagunakeun anu disebut mode Bloch, pandu gelombang ogé tiasa gaduh variasi périodik dina bagian melintangna sareng tiasa ngirimkeun cahaya tanpa kaleungitan.
Waveguides ieu digolongkeun kana waveguides kristal fotonik (kalawan pola 2D atawa 3D) atawa waveguides segmented (kalawan pola 1D sapanjang arah rambatan).
Pandu gelombang laser-inscribed
Industri fotonik mangrupikeun pandu gelombang optik anu paling kapaké. Integrasi antara chip listrik sareng serat optik dimungkinkeun ku nyetél pandu gelombang dina rohangan 3D.
Modeu tunggal cahaya infra red dina panjang gelombang telekomunikasi tiasa disebarkeun nganggo pandu gelombang sapertos kitu, anu ogé disetél pikeun mawa sinyal optik antara situs input sareng kaluaran kalayan kaleungitan sakedik.
Pamakéan waveguide optik
Dina komunikasi gelombang mikro, penyiaran, sareng sistem radar, pandu gelombang mangrupikeun jalur feed éléktromagnétik. Waveguide dijieunna tina pipa logam atawa tabung anu rectangular atawa cylindrical.
Médan éléktromagnétik nyebar longitudinal. Anteneu tanduk sareng piring mangrupikeun aplikasi pandu gelombang anu paling umum.
Serat optik - éta waveguide a?
Pantulan internal total, anu ngatur kumaha fungsi serat optik, tiasa dianggap salaku pandu gelombang cahaya.
Lamun sudut incidence leuwih badag batan sudut kritis, total pantulan internal lumangsung nalika gelombang rambatan papanggih wates antara dua bahan béda.
kacindekan
Dina kacindekan, hiji waveguide optik nyaéta struktur nu "guide" gelombang cahaya ku nyegah eta ti iinditan dina arah béda ti nu dipikahoyong. Dina industri médis, serat optik sering dianggo pikeun diagnosis sareng terapi.
Untaian fléksibel anu dijieun tina serat optik bisa ditempatkeun kana bayah, arteri getih, jeung organ séjén. Hiji tabung panjang ngagaduhan dua bungkus serat optik di jero endoskop, alat médis.
Gambar anu lengkep didamel ku cara ngarahkeun cahaya ka jaringan anu diuji dina hiji kebat bari nampi cahaya anu dipantulkeun dina bungkusan anu sanés. Endoscopes bisa dijieun pikeun nalungtik bagian awak atawa sendi nu tangtu, kayaning tuur.
Leave a Reply