Мундариҷа[Пинҳон кардан][Намоиш]
Объекти физикие, ки мавҷҳои электромагнитиро дар спектри оптикӣ равона мекунад, мавҷи оптикӣ номида мешавад.
Мавҷҳои шаффофи диэлектрикӣ, ки аз пластикӣ ва шиша, инчунин нахи оптикӣ иборатанд, шаклҳои хоси мавҷҳои оптикӣ мебошанд.
Диапазони фазоӣ, ки дар он рӯшноӣ паҳн шуда метавонад, аз ҷониби мавҷи оптикӣ маҳдуд аст, ки дастгоҳи аз ҷиҳати фазоӣ якхела барои равона кардани рӯшноӣ мебошад.
Одатан, роҳнамои мавҷ қисмате дорад, ки шохиси шикастани он аз муҳити атроф баландтар аст (пӯшиш номида мешавад).
Дар ин мақола, мо принсипҳои мавҷи оптикӣ, баъзе мисолҳо ва ғайраро дида мебароем.
Муқаддима ба мавҷи оптикӣ
Блокҳои бунёдии дастгоҳҳои фотоникӣ мавҷҳои оптикӣ мебошанд, ки сигналҳои оптикиро равона мекунанд, ҷуфт мекунанд, иваз мекунанд, тақсим мекунанд, мултиплекс ва демультиплекс мекунанд.
Истифодаи технологияи нақшавӣ, ки ба микроэлектроника монанд аст, мавҷҳои ғайрифаъол, ҷузъҳои электрооптикӣ, интиқолдиҳандаҳо, қабулкунандаҳо ва электроникаи ронандагӣ ҳамаро дар як чипи ягона муттаҳид кардан мумкин аст.
Фаъолияти дастгоҳҳои мавҷгир аз омилҳои гуногун, аз ҷумла геометрия, дарозии мавҷ, тақсимоти ибтидоии майдон, иттилооти моддӣ ва шароити ронандагии электрооптикӣ вобаста аст, сарфи назар аз он, ки кори онҳо ба таври васеъ омӯхта ва фаҳмида шудааст.
Пеш аз сохтани гаҷет, параметрҳои муайян бояд танзим карда шаванд. Азбаски барои сохтани чип захираҳои зиёд лозиманд, моделсозии дақиқ барои схемаҳои оптоэлектроникии миқёс муҳим аст.
Усулҳои мавҷгир, пайвастшавии режим, талафот ва фоида, инчунин интиқоли сигналҳои рӯшноӣ, ҳама дар тарҳрезии мавҷи оптикӣ тақлид карда мешаванд.
Дастгоҳи мавҷгир дар як бахши маълумоти воридшаванда аз рӯи геометрия, омилҳои истеҳсолӣ ва константаҳои моддӣ тавсиф карда мешавад.
Маълумоти мавҷи мавҷ бояд бо истифода аз тарҳи лоиҳа бо нармафзоре, ки инчунин параметрҳои истеҳсолиро идора карда метавонад, ворид карда шавад.
Барои гузоштани ҳисобҳои ададӣ, ворид кардани маълумот инчунин ҷузъи дигареро дар бар мегирад. Дар ҷаҳони мукаммал, системаҳои воридотӣ хусусиятҳои ҳисобкунии рақамиро пинҳон мекунанд ё маҳдуд мекунанд.
Аммо азбаски моделсозии мавҷҳо аксар вақт расмиёти мураккаби рақамиро истифода мебарад, шумо бояд бо баъзе унсурҳои рақамҳои асосӣ шинос шавед.
Схемаҳои фотоникӣ бо истифода аз мавҷгирҳо сохта мешаванд. Перпендикуляр ба масир қад-қади маркази мавҷҳо таърифи паҳнои мавҷгир аст, хоҳ собит ва хоҳ тағирёбанда.
Принсипи асосии мавҷи оптикӣ
Тавре ки дар расм нишон дода шудааст, мафҳумҳои оптикаи геометрӣ ё шуоъӣ метавонанд барои интиқоли ғояҳои бунёдӣ, ки ба мавҷҳои оптикӣ асос меёбанд, истифода шаванд.
Рефраксия ҷараёнест, ки тавассути он нуре, ки ба маводе ворид мешавад, ки шохиси шикастани баландтар ба сӯи муқаррарӣ хам мешавад.
Мисоли нуре, ки аз ҳаво ба шиша ворид мешавад, баррасӣ кунед. Монанди он ки нур аз шиша ба ҳаво ба тарафи дигар ҳаракат мекунад, ҳамон масирро пайравӣ мекунад ва аз муқаррарӣ дур мешавад. Аз сабаби симметрияи баръакси вақт, ин натиҷа медиҳад. Мумкин аст, ки ҳар як шуоъро дар ҳаво ба як шуоъ дар шиша харита кунед.
Муносибати як ба як вуҷуд дорад. Аммо баъзе аз нурҳои рӯшноӣ дар шиша аз сабаби рефраксия пазмон мешаванд. Инъикоси умумии дохилӣ, ки нури боқимондаро дар шиша нигоҳ медорад, механизми кор аст.
Дар кунҷи болои кунҷи критикӣ, онҳо ба тамоси ҳаво бо шиша меафтанд. Дар формулаҳои мураккабтаре, ки дар асоси функсияи Грин сохта шудаанд, ин рентгенҳои иловагӣ ба зичии бештари ҳолатҳо мувофиқат мекунанд.
Дар мавҷи диэлектрикӣ мо метавонем бо истифода аз инъикоси пурраи дохилӣ рӯшноиро гирем ва равона кунем. Нурҳои нури сурх сатҳи боло ва поёни миёнаравро инъикос мекунанд.
То он даме, ки плита тадриҷан хам мешавад, онро ҳатто ҳангоми каҷ ё хам шуданаш равона кардан мумкин аст. Нур аз рӯи ин принсипи бунёдии нахи оптикӣ дар як ядрои шишагии шохиси баланд дар рӯйпӯши шишагии индекси поёнӣ роҳнамоӣ карда мешавад.
Амали мавҷҳо танҳо аз ҷониби оптикаи рентгенӣ тасвир карда мешавад. Барои тавсифи пурраи майдони мавҷи диэлектрикӣ муодилаҳои Максвеллро метавон ба таври аналитикӣ ё ададӣ ҳал кард.
Намунаи мавҷи оптикӣ
Роҳнамои мавҷҳои плитаҳои диэлектрикӣ, ки бо номи мавҷҳои ҳамвор маълуманд, шояд навъи асосии мавҷҳои оптикӣ бошанд.
Панҷараҳои мавҷи мавҷгир, филтрҳои акусто-оптикӣ ва модуляторҳо танҳо чанд дастгоҳи чипӣ мебошанд, ки метавонанд аз сабаби соддагии худ мавҷҳои мавҷгириро истифода баранд.
Роҳнамои мавҷҳои плитаҳо низ аксар вақт ҳамчун модели бозича истифода мешаванд.
Се қабати мавод, ки ҳар яки онҳо доимии диэлектрикӣ доранд, барои ташкил кардани мавҷҳои плитаҳо муттаҳид карда мешаванд, ки метавонанд ба таври номуайян дар самтҳои параллел ба интерфейсҳои байни онҳо дароз шаванд.
Агар қабати марказӣ нисбат ба қабатҳои берунӣ шохиси шикастани баландтар дошта бошад, нур дар қабати миёна тавассути инъикоси пурраи дохилӣ мавҷуд аст.
Баъзе мисолҳои мавҷи 2-ченака
Роҳнамои мавҷ
Асосан, рахи қабате, ки дар байни қабатҳои пӯшиш фишурда шудааст, он чизест, ки мавҷи рахро ташкил медиҳад.
Қабати роҳнамоии мавҷгири плитаҳо дар ҳарду самти кунҷӣ маҳдуд аст, на танҳо як, ки дар натиҷа соддатарин намунаи мавҷгири росткунҷа оварда мешавад. Ҳам схемаҳои оптикии интегралӣ ва ҳам диодҳои лазерӣ мавҷҳои росткунҷаро истифода мебаранд.
Онҳо аксар вақт ҳамчун асос барои қисмҳои оптикӣ, ба монанди интерферометрҳои Mach-Zehnder ва мултиплексорҳои тақсимоти дарозии мавҷ хизмат мекунанд. Бисёр вақтҳо барои сохтани холигии диодҳои лазерӣ мавҷҳои росткунҷаи оптикӣ истифода мешаванд.
Усули ҳамворӣ маъмулан барои сохтани мавҷҳои оптикӣ бо шакли росткунҷа истифода мешавад.
Роҳнамои мавҷи қабурға
Дар мавҷи қабурға, қабати роҳнамо аслан як плитаест, ки дар болои он рахи (ё тасмаҳои сершумор) гузошта шудааст.
Дар сохторҳои қабурғаи бисёрқабата, ҳабси наздики ваҳдат ва инчунин маҳдуд кардани мавҷ дар ду андоза дар мавҷҳои мавҷҳои қабурға имконпазир аст.
Роҳнамои мавҷи булӯри фотоникӣ ва мавҷи сегментӣ
Дар баробари роҳи паҳншавии онҳо, мавҷҳои оптикӣ одатан буридани доимиро нигоҳ медоранд. Чунин аст вазъият, масалан, бо мавҷи мавҷҳои тасма ва қабурға.
Бо истифода аз режимҳои ба ном Bloch, мавҷҳо инчунин метавонанд дар буриши худ тағироти даврии худро дошта бошанд ва аммо нурро бидуни талафот интиқол медиҳанд.
Ин мавҷ роҳбаладҳо ҳамчун мавҷҳои кристаллии фотоникӣ (бо намунаи 2D ё 3D) ё мавҷҳои сегментӣ (бо намунаи 1D дар самти паҳншавӣ) тасниф мешаванд.
Роҳнамои мавҷи лазерӣ
Саноати фотоникӣ дар он ҷоест, ки мавҷҳои оптикӣ муфидтаранд. Интегратсия байни микросхемаҳои барқӣ ва нахҳои оптикӣ тавассути насб кардани мавҷҳо дар фазои 3D имконпазир аст.
Як ҳолати ягонаи нури инфрасурх дар дарозии мавҷҳои телекоммуникатсионӣ метавонад бо истифода аз чунин мавҷҳо паҳн карда шавад, ки онҳо инчунин барои интиқоли сигналҳои оптикӣ байни сайтҳои вуруд ва баромад бо талафоти хеле кам муқаррар карда шудаанд.
Истифодаи мавҷи оптикӣ
Дар иртибототи микромавҷӣ, пахши радио ва системаҳои радарӣ, мавҷгир як хати электромагнитӣ мебошад. Роҳнамои мавҷ аз қубур ё қубури металлӣ сохта шудааст, ки росткунҷа ё силиндрӣ аст.
Майдони электромагнитӣ ба таври тулонӣ паҳн мешавад. Антеннаҳои шохӣ ва табақҳо маъмултарин барномаҳои мавҷгир мебошанд.
Нахи оптикӣ - оё ин мавҷгир аст?
Инъикоси умумии дохилиро, ки чӣ гуна кор кардани нахи оптикиро танзим мекунад, метавон ҳамчун мавҷи нур баррасӣ кард.
Агар кунҷи фаромадан аз кунҷи критикӣ бузургтар бошад, инъикоси умумии дохилӣ вақте рух медиҳад, ки мавҷи паҳншаванда ба сарҳади байни ду маводи гуногун дучор мешавад.
хулоса
Хулоса, мавҷи оптикӣ сохторест, ки мавҷи рӯшноиро бо роҳи пешгирӣ кардани ҳаракати он ба самти дигар аз самти дилхоҳ "ҳидоят" мекунад. Дар саноати тиб нахҳои оптикӣ аксар вақт ҳам барои ташхис ва ҳам табобат истифода мешаванд.
Риштаҳои чандири аз нахҳои оптикӣ сохташуда метавонанд ба шуш, артерияҳои хун ва дигар узвҳо ҷойгир карда шаванд. Як найчаи дароз ду бастаи нахи оптикиро дар дохили эндоскоп, дастгоҳи тиббӣ ҷойгир мекунад.
Тасвири муфассал тавассути равона кардани рӯшноӣ ба тарафи бофтаи санҷидашуда дар як баста ва гирифтани нури аз он дар бастаи дигар инъикосшуда эҷод карда мешавад. Эндоскопҳоро барои муоинаи баъзе қисмҳои бадан ё буғумҳо, ба монанди зонуҳо сохтан мумкин аст.
Дин ва мазҳаб