విషయ సూచిక[దాచు][చూపండి]
ఆప్టికల్ స్పెక్ట్రంలో విద్యుదయస్కాంత తరంగాలను నిర్దేశించే భౌతిక వస్తువును ఆప్టికల్ వేవ్గైడ్ అంటారు.
ప్లాస్టిక్ మరియు గాజుతో కూడిన పారదర్శక విద్యుద్వాహక వేవ్గైడ్లు, అలాగే ఆప్టికల్ ఫైబర్, ఆప్టికల్ వేవ్గైడ్ల యొక్క సాధారణ రూపాలు.
కాంతి వ్యాప్తి చెందగల ప్రాదేశిక పరిధి ఆప్టికల్ వేవ్గైడ్ ద్వారా నిర్బంధించబడుతుంది, ఇది కాంతిని నిర్దేశించడానికి ప్రాదేశికంగా అసమాన పరికరం.
సాధారణంగా, వేవ్గైడ్లో వక్రీభవన సూచిక పరిసర మాధ్యమం (క్లాడింగ్ అని పిలుస్తారు) కంటే ఎక్కువగా ఉండే విభాగాన్ని కలిగి ఉంటుంది.
ఈ కథనంలో, మేము ఆప్టికల్ వేవ్గైడ్ సూత్రాలు, కొన్ని ఉదాహరణలు మరియు మరిన్నింటిని పరిశీలిస్తాము.
ఆప్టికల్ వేవ్గైడ్కి పరిచయం
ఫోటోనిక్ పరికరాల యొక్క ప్రాథమిక బిల్డింగ్ బ్లాక్లు ఆప్టికల్ వేవ్గైడ్లు, ఇవి డైరెక్ట్, జంట, స్విచ్, డివైడ్, మల్టీప్లెక్స్ మరియు డెమల్టిప్లెక్స్ ఆప్టికల్ సిగ్నల్స్.
మైక్రోఎలక్ట్రానిక్స్, పాసివ్ వేవ్గైడ్లు, ఎలక్ట్రోప్టిక్ కాంపోనెంట్లు, ట్రాన్స్మిటర్లు, రిసీవర్లు మరియు డ్రైవింగ్ ఎలక్ట్రానిక్స్తో సమానమైన ప్లానార్ టెక్నాలజీని ఉపయోగించి ఒకే చిప్లో కలపవచ్చు.
వేవ్గైడ్ పరికరాల పనితీరు జ్యామితి, తరంగదైర్ఘ్యం, ప్రారంభ క్షేత్ర పంపిణీ, మెటీరియల్ సమాచారం మరియు ఎలక్ట్రోప్టిక్ డ్రైవింగ్ పరిస్థితులతో సహా పలు అంశాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది, అయితే వాటి పనితీరును విస్తృతంగా అధ్యయనం చేసి అర్థం చేసుకున్నప్పటికీ.
గాడ్జెట్ చేయడానికి ముందు, కొన్ని పారామితులను ట్యూన్ చేయాలి. చిప్ను రూపొందించడానికి చాలా వనరులు అవసరం కాబట్టి, పెద్ద-స్థాయి ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్లకు ఖచ్చితమైన మోడలింగ్ అవసరం.
వేవ్గైడ్ మోడ్లు, మోడ్ కప్లింగ్, లాస్ మరియు గెయిన్, అలాగే లైట్ సిగ్నల్స్ ట్రాన్స్మిషన్ అన్నీ ఆప్టికల్ వేవ్గైడ్ డిజైన్లో అనుకరించబడతాయి.
వేవ్గైడ్ పరికరం దాని జ్యామితి, తయారీ కారకాలు మరియు పదార్థ స్థిరాంకాల ద్వారా ఎంట్రీ డేటాలోని ఒక విభాగంలో వివరించబడింది.
తయారీ పారామితులను నిర్వహించగల సాఫ్ట్వేర్తో ప్రాజెక్ట్ లేఅవుట్ని ఉపయోగించి వేవ్గైడ్ డేటా ఆదర్శంగా ఇన్పుట్ చేయబడాలి.
సంఖ్యా గణనలను సెట్ చేయడానికి, డేటాను నమోదు చేయడంలో మరొక భాగం కూడా ఉంటుంది. పరిపూర్ణ ప్రపంచంలో, ఇన్పుట్ సిస్టమ్లు సంఖ్యా గణన యొక్క ప్రత్యేకతలను దాచిపెడతాయి లేదా పరిమితం చేస్తాయి.
వేవ్గైడ్ మోడలింగ్ తరచుగా సంక్లిష్టమైన సంఖ్యా విధానాలను ఉపయోగిస్తుంది కాబట్టి, మీరు అంతర్లీన సంఖ్యల యొక్క కొన్ని అంశాలతో పరిచయం కలిగి ఉండాలి.
వేవ్గైడ్లను ఉపయోగించి ఫోటోనిక్ సర్క్యూట్లు నిర్మించబడతాయి. వేవ్గైడ్ మధ్యలో ఉన్న మార్గానికి లంబంగా వేవ్గైడ్ వెడల్పు యొక్క నిర్వచనం, స్థిరంగా ఉన్నా లేదా మారుతున్నా.
ఆప్టికల్ వేవ్గైడ్ యొక్క ప్రాథమిక ప్రిన్సిపాల్
చిత్రంలో చూపినట్లుగా, ఆప్టికల్ వేవ్గైడ్లకు ఆధారమైన ప్రాథమిక ఆలోచనలను తెలియజేయడానికి రేఖాగణిత లేదా రే ఆప్టిక్స్ భావనలను ఉపయోగించవచ్చు.
వక్రీభవనం అనేది అధిక వక్రీభవన సూచిక కలిగిన పదార్థంలోకి ప్రవేశించే కాంతి సాధారణం వైపు వంగిపోయే ప్రక్రియ.
కాంతి గాలి నుండి గాజులోకి ప్రవేశించే సందర్భాన్ని పరిగణించండి. గాజు నుండి గాలికి కాంతి ఇతర మార్గంలో ఎలా కదులుతుందో అదే మార్గాన్ని అనుసరించి, సాధారణం నుండి తప్పుకుంటుంది. టైమ్-రివర్సల్ సమరూపత కారణంగా, ఇది ఫలితాలు. గాలిలోని ప్రతి కిరణాన్ని గాజులోని ఒక కిరణానికి మ్యాప్ చేయడం సాధ్యపడుతుంది.
ఒకరితో ఒకరు సంబంధం ఉంది. కానీ వక్రీభవనం కారణంగా గాజులోని కొన్ని కాంతి కిరణాలు తప్పిపోతాయి. మొత్తం అంతర్గత ప్రతిబింబం, ఇది గాజులో మిగిలిన కాంతిని బంధిస్తుంది, ఇది పనిలో ఉన్న యంత్రాంగం.
క్లిష్టమైన కోణంలో ఒక కోణంలో, అవి గ్లాస్-ఎయిర్ కాంటాక్ట్పై సంఘటనగా ఉంటాయి. గ్రీన్ యొక్క పనితీరుపై నిర్మించిన మరింత అధునాతన సూత్రీకరణలలో, ఈ అదనపు కిరణాలు రాష్ట్రాల యొక్క పెద్ద సాంద్రతతో పరస్పర సంబంధం కలిగి ఉంటాయి.
విద్యుద్వాహక వేవ్గైడ్లో, మేము మొత్తం అంతర్గత ప్రతిబింబాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా కాంతిని సంగ్రహించవచ్చు మరియు దర్శకత్వం చేయవచ్చు. ఎరుపు కాంతి కిరణాలు అధిక సూచిక మాధ్యమం యొక్క ఎగువ మరియు దిగువ ఉపరితలాలను ప్రతిబింబిస్తాయి.
స్లాబ్ క్రమంగా వంగి ఉన్నంత కాలం, అది వక్రంగా లేదా వంగి ఉన్నప్పుడు కూడా దర్శకత్వం చేయవచ్చు. ఫైబర్ ఆప్టిక్స్లోని ఈ ప్రాథమిక సూత్రం ప్రకారం తక్కువ ఇండెక్స్ గ్లాస్ క్లాడింగ్లో అధిక ఇండెక్స్ గ్లాస్ కోర్ వెంట కాంతి మార్గనిర్దేశం చేయబడుతుంది.
వేవ్గైడ్ ఆపరేషన్ దాదాపుగా రే ఆప్టిక్స్ ద్వారా మాత్రమే వర్ణించబడింది. డీఎలెక్ట్రిక్ వేవ్గైడ్ యొక్క పూర్తి-క్షేత్ర వివరణ కోసం, మాక్స్వెల్ సమీకరణాలను విశ్లేషణాత్మకంగా లేదా సంఖ్యాపరంగా పరిష్కరించవచ్చు.
ఆప్టికల్ వేవ్గైడ్కి ఉదాహరణ
డైలెక్ట్రిక్ స్లాబ్ వేవ్గైడ్లు, ప్లానార్ వేవ్గైడ్లు అని కూడా పిలుస్తారు, బహుశా ఆప్టికల్ వేవ్గైడ్లలో అత్యంత ప్రాథమిక రకం.
అర్రేడ్ వేవ్గైడ్ గ్రేటింగ్లు, అకౌస్టో-ఆప్టిక్ ఫిల్టర్లు మరియు మాడ్యులేటర్లు కేవలం కొన్ని ఆన్-చిప్ పరికరాలు, ఇవి వాటి సరళత కారణంగా స్లాబ్ వేవ్గైడ్లను ఉపయోగించగలవు.
స్లాబ్ వేవ్గైడ్లు తరచుగా బొమ్మల నమూనాలుగా ఉపయోగించబడతాయి.
పదార్థాల యొక్క మూడు పొరలు, ప్రతి ఒక్కటి ప్రత్యేకమైన విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం కలిగి ఉంటాయి, ఇవి స్లాబ్ వేవ్గైడ్ను ఏర్పరుస్తాయి, ఇవి వాటి మధ్య ఇంటర్ఫేస్లకు సమాంతరంగా దిశలలో నిరవధికంగా విస్తరించవచ్చు.
కేంద్ర పొర బయటి పొరల కంటే ఎక్కువ వక్రీభవన సూచికను కలిగి ఉంటే, మొత్తం అంతర్గత ప్రతిబింబం ద్వారా కాంతి మధ్య పొరలో ఉంటుంది.
2-డైమెన్షనల్ వేవ్గైడ్కి కొన్ని ఉదాహరణలు
స్ట్రిప్ వేవ్గైడ్
ప్రాథమికంగా, క్లాడింగ్ లేయర్ల మధ్య పిండబడిన పొర స్ట్రిప్ స్ట్రిప్ వేవ్గైడ్ను తయారు చేస్తుంది.
స్లాబ్ వేవ్గైడ్ యొక్క గైడింగ్ లేయర్ కేవలం ఒకటి కాకుండా రెండు విలోమ దిశలలో పరిమితం చేయబడింది, ఫలితంగా దీర్ఘచతురస్రాకార వేవ్గైడ్ యొక్క సరళమైన ఉదాహరణ లభిస్తుంది. ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టికల్ సర్క్యూట్లు మరియు లేజర్ డయోడ్లు రెండూ దీర్ఘచతురస్రాకార వేవ్గైడ్లను ఉపయోగిస్తాయి.
అవి తరచుగా మాక్-జెహెండర్ ఇంటర్ఫెరోమీటర్లు మరియు వేవ్లెంగ్త్ డివిజన్ మల్టీప్లెక్సర్ల వంటి ఆప్టికల్ భాగాలకు పునాదిగా పనిచేస్తాయి. చాలా సార్లు, దీర్ఘచతురస్రాకార ఆప్టికల్ వేవ్గైడ్లు లేజర్ డయోడ్ల కావిటీలను నిర్మించడానికి ఉపయోగిస్తారు.
దీర్ఘచతురస్రాకార ఆకారంతో ఆప్టికల్ వేవ్గైడ్లను రూపొందించడానికి ప్లానర్ టెక్నిక్ సాధారణంగా ఉపయోగించబడుతుంది.
రిబ్ వేవ్గైడ్
పక్కటెముక వేవ్గైడ్లో, గైడింగ్ లేయర్ తప్పనిసరిగా దాని పైన ఒక స్ట్రిప్ (లేదా బహుళ స్ట్రిప్స్) కప్పబడి ఉండే స్లాబ్.
బహుళ-పొర పక్కటెముకల నిర్మాణాలలో, సమీప-ఏకత నిర్బంధం సాధ్యమవుతుంది అలాగే పక్కటెముక వేవ్గైడ్లలో తరంగాన్ని రెండు కోణాలలో నిర్బంధించడం సాధ్యమవుతుంది.
ఫోటోనిక్ క్రిస్టల్ వేవ్గైడ్ మరియు సెగ్మెంటెడ్ వేవ్గైడ్
వాటి ప్రచారం మార్గంలో, ఆప్టికల్ వేవ్గైడ్లు సాధారణంగా స్థిరమైన క్రాస్-సెక్షన్ను ఉంచుతాయి. ఉదాహరణకు, స్ట్రిప్ మరియు రిబ్ వేవ్గైడ్లతో ఇది పరిస్థితి.
బ్లాచ్ మోడ్లు అని పిలవబడే వాటిని ఉపయోగించడం ద్వారా, వేవ్గైడ్లు వాటి క్రాస్-సెక్షన్లో ఆవర్తన వైవిధ్యాలను కలిగి ఉంటాయి మరియు ఇంకా ఎటువంటి నష్టం లేకుండా కాంతిని ప్రసారం చేస్తాయి.
ఈ వేవ్గైడ్లు ఫోటోనిక్ క్రిస్టల్ వేవ్గైడ్లు (2D లేదా 3D నమూనాతో) లేదా సెగ్మెంటెడ్ వేవ్గైడ్లుగా (ప్రచారం దిశలో 1D నమూనాతో) వర్గీకరించబడ్డాయి.
లేజర్ లిఖించిన వేవ్గైడ్
ఫోటోనిక్స్ పరిశ్రమలో ఆప్టికల్ వేవ్గైడ్లు ఎక్కువగా ఉపయోగపడతాయి. 3D స్పేస్లో వేవ్గైడ్లను సెటప్ చేయడం ద్వారా ఎలక్ట్రికల్ చిప్స్ మరియు ఆప్టికల్ ఫైబర్ల మధ్య ఏకీకరణ సాధ్యమవుతుంది.
టెలికమ్యూనికేషన్ తరంగదైర్ఘ్యాల వద్ద ఇన్ఫ్రారెడ్ లైట్ యొక్క ఒకే మోడ్ను అటువంటి వేవ్గైడ్లను ఉపయోగించి ప్రచారం చేయవచ్చు, ఇవి చాలా తక్కువ నష్టంతో ఇన్పుట్ మరియు అవుట్పుట్ సైట్ల మధ్య ఆప్టికల్ సిగ్నల్లను తీసుకువెళ్లడానికి కూడా ఏర్పాటు చేయబడ్డాయి.
ఆప్టికల్ వేవ్గైడ్ ఉపయోగాలు
మైక్రోవేవ్ కమ్యూనికేషన్స్, బ్రాడ్కాస్టింగ్ మరియు రాడార్ సిస్టమ్స్లో, వేవ్గైడ్ అనేది విద్యుదయస్కాంత ఫీడ్ లైన్. వేవ్గైడ్ దీర్ఘచతురస్రాకారంగా లేదా స్థూపాకారంగా ఉండే మెటల్ పైపు లేదా ట్యూబ్తో తయారు చేయబడింది.
విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం రేఖాంశంగా వ్యాపిస్తుంది. హార్న్ మరియు డిష్ యాంటెన్నాలు అత్యంత సాధారణ వేవ్గైడ్ అప్లికేషన్లు.
ఆప్టికల్ ఫైబర్-ఇది వేవ్గైడ్నా?
ఆప్టికల్ ఫైబర్ ఎలా పనిచేస్తుందో నియంత్రించే మొత్తం అంతర్గత ప్రతిబింబం, కాంతి వేవ్గైడ్గా భావించవచ్చు.
సంభవం యొక్క కోణం క్రిటికల్ కోణం కంటే ఎక్కువగా ఉంటే, రెండు వేర్వేరు పదార్థాల మధ్య సరిహద్దును ప్రచారం చేసే తరంగం ఎదుర్కొన్నప్పుడు మొత్తం అంతర్గత ప్రతిబింబం ఏర్పడుతుంది.
ముగింపు
ముగింపులో, ఆప్టికల్ వేవ్గైడ్ అనేది కాంతి తరంగాన్ని కోరుకునే దాని కంటే వేరే దిశలో ప్రయాణించకుండా నిరోధించడం ద్వారా దానిని "మార్గదర్శి" చేసే నిర్మాణం. వైద్య పరిశ్రమలో, రోగనిర్ధారణ మరియు చికిత్స రెండింటికీ ఆప్టికల్ ఫైబర్లు తరచుగా ఉపయోగించబడతాయి.
ఆప్టికల్ ఫైబర్లతో తయారు చేయబడిన ఫ్లెక్సిబుల్ స్ట్రాండ్లను ఊపిరితిత్తులు, రక్త ధమనులు మరియు ఇతర అవయవాలలో ఉంచవచ్చు. ఒక పొడవాటి ట్యూబ్లో వైద్య పరికరం అయిన ఎండోస్కోప్ లోపల ఆప్టిక్ ఫైబర్ల రెండు కట్టలు ఉంటాయి.
ఒక బండిల్లో పరీక్షలో ఉన్న కణజాలం వైపు కాంతిని మళ్లించడం ద్వారా ఒక వివరణాత్మక చిత్రం సృష్టించబడుతుంది, అయితే దాని నుండి ప్రతిబింబించే కాంతిని మరొక బండిల్లో పొందుతుంది. మోకాళ్లు వంటి కొన్ని శరీర భాగాలు లేదా కీళ్లను పరిశీలించడానికి ఎండోస్కోప్లను తయారు చేయవచ్చు.
సమాధానం ఇవ్వూ