Mundarija[Yashirish][Show]
Optik spektrdagi elektromagnit to'lqinlarni boshqaradigan jismoniy ob'ektga optik to'lqin o'tkazgich deyiladi.
Plastmassa va shishadan, shuningdek, optik toladan tashkil topgan shaffof dielektrik to'lqin o'tkazgichlar optik to'lqin o'tkazgichlarning odatiy shakllaridir.
Yorug'likning tarqalishi mumkin bo'lgan fazoviy diapazoni yorug'likni yo'naltirish uchun fazoviy bir hil bo'lmagan qurilma bo'lgan optik to'lqin o'tkazgich tomonidan cheklangan.
Odatda, to'lqin qo'llanmasi sinishi indeksi atrofdagi muhitdan yuqori bo'lgan qismga ega (qoplama deb ataladi).
Ushbu maqolada biz optik to'lqin yo'riqnomasining printsiplarini, ba'zi misollarni va yana ko'p narsalarni ko'rib chiqamiz.
Optik to'lqin o'tkazgichga kirish
Fotonik qurilmalarning asosiy qurilish bloklari optik signallarni yo'naltiruvchi, ulash, almashtirish, bo'lish, multipleks va demultiplekslash uchun optik to'lqin o'tkazgichlardir.
Mikroelektronikaga o'xshash planar texnologiyadan foydalangan holda, passiv to'lqin o'tkazgichlar, elektrooptik komponentlar, transmitterlar, qabul qiluvchilar va harakatlantiruvchi elektronika hammasi bitta chipga birlashtirilishi mumkin.
To'lqin uzatuvchi qurilmalarning ishlashi har xil omillarga, jumladan, geometriya, to'lqin uzunligi, maydonning dastlabki taqsimoti, moddiy ma'lumotlar va elektrooptik haydash sharoitlariga bog'liq, garchi ularning ishlashi keng o'rganilgan va tushunilgan bo'lsa ham.
Gadgetni yaratishdan oldin ma'lum parametrlarni sozlash kerak. Chip yaratish uchun juda ko'p resurslar kerak bo'lganligi sababli, katta hajmdagi optoelektronik sxemalar uchun aniq modellashtirish juda muhimdir.
To'lqin o'tkazgich rejimlari, rejimlarni ulash, yo'qotish va daromad olish, shuningdek yorug'lik signallarini uzatish optik to'lqin o'tkazgich dizaynida simulyatsiya qilingan.
To'lqin uzatuvchi qurilma geometriyasi, ishlab chiqarish omillari va moddiy konstantalar bilan kirish ma'lumotlarining bir qismida tasvirlangan.
To'lqin qo'llanmasi ma'lumotlari ishlab chiqarish parametrlarini boshqarishi mumkin bo'lgan dasturiy ta'minot bilan loyiha sxemasidan foydalangan holda kiritilishi kerak.
Raqamli hisob-kitoblarni o'rnatish uchun ma'lumotlarni kiritish boshqa komponentni ham o'z ichiga oladi. Mukammal dunyoda kirish tizimlari raqamli hisoblashning o'ziga xos xususiyatlarini yashiradi yoki cheklaydi.
Ammo to'lqin qo'llanmasini modellashtirish ko'pincha murakkab raqamli protseduralardan foydalanganligi sababli, siz asosiy raqamlarning ba'zi elementlari bilan tanishishingiz kerak.
Fotonik sxemalar to'lqin o'tkazgichlar yordamida qurilgan. To'lqin o'tkazgich markazi bo'ylab marshrutga perpendikulyar - bu to'lqin o'tkazgichning o'zgarmas yoki o'zgaruvchan kengligining ta'rifidir.
Optik to'lqin o'tkazgichning asosiy printsipi
Rasmda ko'rsatilganidek, geometrik yoki nurli optika tushunchalari optik to'lqin o'tkazgichlarini asoslovchi asosiy g'oyalarni etkazish uchun ishlatilishi mumkin.
Sinishi bu yuqori sinishi indeksiga ega bo'lgan materialga kiradigan yorug'likning normal tomonga egilishi jarayonidir.
Havodan oynaga yorug'lik tushishini ko'rib chiqing. Yorug'likning boshqa yo'nalishda, shishadan havoga o'tishiga o'xshab, xuddi shu yo'nalish bo'ylab harakatlanadi va odatdagidan chetga chiqadi. Vaqtni teskari simmetriya tufayli bu natijaga olib keladi. Havodagi har bir nurni stakandagi nurga solishtirish mumkin.
Birga-bir munosabat mavjud. Ammo shishadagi yorug'lik nurlarining bir qismi sinishi tufayli o'tkazib yuboriladi. Shishadagi qolgan yorug'likni ushlab turadigan to'liq ichki aks ettirish ishdagi mexanizmdir.
Kritik burchak ustidagi burchak ostida ular shisha-havo kontaktiga tushadilar. Grin funktsiyasiga asoslangan murakkabroq formulalarda bu qo'shimcha nurlar holatlarning kattaroq zichligi bilan bog'liq.
Dielektrik to'lqin o'tkazgichda biz to'liq ichki aks ettirish yordamida yorug'likni ushlab, yo'naltira olamiz. Qizil yorug'lik nurlari yuqori indeksli muhitning yuqori va pastki yuzalarini aks ettiradi.
Plita asta-sekin egilib tursa, u egri yoki egilgan bo'lsa ham yo'naltirilishi mumkin. Yorug'lik tolali optikadagi ushbu asosiy printsipga muvofiq quyi indeksli shisha qoplamadagi yuqori indeksli shisha yadro bo'ylab boshqariladi.
To'lqin yo'riqnomasining ishlashi faqat nurli optika bilan tasvirlangan. Dielektrik to'lqin o'tkazgichning to'liq maydon tavsifi uchun Maksvell tenglamalari analitik yoki raqamli tarzda echilishi mumkin.
Optik to'lqin o'tkazgichga misol
Planar to'lqin o'tkazgichlar sifatida ham tanilgan dielektrik plitalar to'lqin o'tkazgichlari, ehtimol, optik to'lqin o'tkazgichlarning eng asosiy turidir.
To'lqin o'tkazgichli panjaralar, akusto-optik filtrlar va modulyatorlar oddiyligi tufayli plita to'lqin o'tkazgichlaridan foydalanishi mumkin bo'lgan bir nechta chipli qurilmalardir.
Plitalar to'lqin qo'llanmalari ham tez-tez o'yinchoq modellari sifatida ishlatiladi.
Har biri alohida dielektrik o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan uchta qatlamli materiallar birlashtirilib, ular orasidagi interfeyslarga parallel yo'nalishlarda cheksiz ravishda cho'zilishi mumkin bo'lgan plitalar to'lqin qo'llanmasini hosil qiladi.
Agar markaziy qatlam tashqi qatlamlarga qaraganda yuqori sinishi indeksiga ega bo'lsa, yorug'lik to'liq ichki aks ettirish orqali o'rta qatlamda joylashgan.
2 o'lchovli to'lqin o'tkazgichning ba'zi misollari
Strip to'lqin o'tkazgich
Asosan, qoplama qatlamlari orasiga siqib qo'yilgan qatlam chizig'i chiziqli to'lqin yo'nalishini tashkil qiladi.
Plitalar to'lqin o'tkazgichning yo'naltiruvchi qatlami bitta emas, balki ikkala ko'ndalang yo'nalishda ham cheklangan, bu to'rtburchaklar to'lqin o'tkazgichning eng oddiy misolini keltirib chiqaradi. Ikkala integral optik sxemalar ham, lazerli diodlar ham to'rtburchaklar to'lqin o'tkazgichlardan foydalanadi.
Ular tez-tez Mach-Zehnder interferometrlari va to'lqin uzunligi bo'linuvchi multipleksorlar kabi optik qismlar uchun asos bo'lib xizmat qiladi. Ko'pincha to'rtburchaklar optik to'lqin o'tkazgichlar lazer diodlarining bo'shliqlarini qurish uchun ishlatiladi.
To'rtburchaklar shakliga ega optik to'lqin qo'llanmalarini yaratish uchun odatda tekislik usuli qo'llaniladi.
Qovurg'a to'lqin qo'llanmasi
Qovurg'a to'lqinli yo'riqnomasida yo'naltiruvchi qatlam asosan uning ustiga yotqizilgan chiziqli (yoki bir nechta chiziqlar) bo'lgan plitalardir.
Ko'p qatlamli qovurg'a tuzilmalarida, yaqin birlik bilan chegaralanish, shuningdek, to'lqinni ikki o'lchamdagi qovurg'a to'lqin uzatmalarida cheklash mumkin.
Fotonik kristalli to'lqin o'tkazgich va segmentli to'lqin o'tkazgich
O'zlarining tarqalish yo'li bo'ylab optik to'lqin o'tkazgichlar odatda doimiy kesmani ushlab turadilar. Bu, masalan, chiziqli va qovurg'a to'lqin o'tkazgichlari bilan bog'liq.
Bloch deb ataladigan rejimlardan foydalangan holda, to'lqin o'tkazgichlar ham kesmalarida davriy o'zgarishlarga ega bo'lishi mumkin va shu bilan birga yorug'likni hech qanday yo'qotishsiz uzatadi.
Ushbu to'lqin o'tkazgichlar fotonik kristalli to'lqin o'tkazgichlar (2D yoki 3D naqshli) yoki segmentlangan to'lqin o'tkazgichlar (tarqalish yo'nalishi bo'yicha 1D naqshli) sifatida tasniflanadi.
Lazer bilan yozilgan to'lqin o'tkazgich
Fotonika sanoati optik to'lqin o'tkazgichlar eng foydali bo'lgan joydir. Elektr chiplari va optik tolalar o'rtasidagi integratsiya 3D kosmosda to'lqin o'tkazgichlarni o'rnatish orqali mumkin bo'ladi.
Telekommunikatsiya to'lqin uzunliklarida infraqizil nurning yagona rejimi bunday to'lqin o'tkazgichlar yordamida tarqalishi mumkin, ular shuningdek, kirish va chiqish joylari o'rtasida juda kam yo'qotish bilan optik signallarni o'tkazish uchun o'rnatiladi.
Optik to'lqin o'tkazgich ishlatiladi
Mikroto'lqinli aloqa, radioeshittirish va radar tizimlarida to'lqin uzatuvchi elektromagnit uzatish liniyasidir. To'lqin o'tkazgich to'rtburchaklar yoki silindrsimon metall quvur yoki trubadan yasalgan.
Elektromagnit maydon uzunlamasına tarqaladi. Shox va tovoq antennalari eng tipik to'lqin qo'llanma ilovalari hisoblanadi.
Optik tola - bu to'lqin o'tkazgichmi?
Optik tolalar qanday ishlashini boshqaradigan umumiy ichki aks ettirishni yorug'lik to'lqini deb hisoblash mumkin.
Agar tushish burchagi kritik burchakdan katta bo'lsa, tarqaladigan to'lqin ikki xil material orasidagi chegaraga duch kelganida, umumiy ichki aks ettirish sodir bo'ladi.
Xulosa
Xulosa qilib aytganda, optik to'lqin o'tkazgich - bu yorug'lik to'lqinini kerakli yo'nalishdan boshqa yo'nalishda harakatlanishiga yo'l qo'ymaslik orqali "yo'naltiruvchi" tuzilma. Tibbiyot sanoatida optik tolalar diagnostika va terapiya uchun tez-tez ishlatiladi.
Optik tolalardan tayyorlangan egiluvchan iplar o'pka, qon tomirlari va boshqa organlarga joylashtirilishi mumkin. Bitta uzun kolba endoskop, tibbiy asbob ichida ikkita optik tola to'plamini o'z ichiga oladi.
Batafsil rasm yorug'likni bir to'plamdagi tekshirilayotgan to'qimalarga yo'naltirish va boshqa to'plamda undan aks ettirilgan nurni olish orqali yaratiladi. Endoskoplar tananing ayrim qismlarini yoki bo'g'imlarini, masalan, tizzalarni tekshirish uchun tayyorlanishi mumkin.
Leave a Reply