Микроқұрылымды оптикалық талшық - Microstructured optical fiber

Микроқұрылымды оптикалық талшықтар (MOF) болып табылады оптикалық талшықты толқындық бағыттаушылар мұнда манипуляциялау арқылы басшылыққа алынады толқын жүргізушісі оның құрылымынан гөрі сыну көрсеткіші.

Кәдімгі оптикалық талшықтарда жарық әсері арқылы басқарылады жалпы ішкі көрініс. Бағыттау қоршаған материалдың сыну көрсеткішінен жоғары сыну көрсеткішінің ядросында болады (қаптау ). Индекстің өзгеруі ядро ​​мен қаптаманың әр түрлі допингі немесе әртүрлі материалдарды қолдану арқылы алынады. Микроқұрылымды талшықтарда мүлдем басқа тәсіл қолданылады. Талшық бір материалдан жасалған (әдетте кремний диоксиді ) және жеңіл бағыттаушы қатты ядроны қоршайтын аймақта ауа тесіктерінің болуы арқылы алынады. Саңылаулар көбінесе екі өлшемді массивтерде тұрақты қалыпта орналасады, алайда тесіктердің басқа үлгілері, оның ішінде периодты емес массивтер де бар. Тесіктерді мерзімді түрде орналастыру «терминін қолдануды негіздейді»фотонды кристалды талшық «, бұл термин таралуы фотондық ақау шегінде немесе сол себепті болатын талшықтарға арналған фотондық байланыс әсер. Осылайша, фотонды кристалды талшықтарды микроқұрылымды оптикалық талшықтардың кіші тобы деп санауға болады.

MOF негізгі екі сыныбы бар

  1. Индексті басқарылатын талшықтар, мұнда бағыттау жалпы ішкі шағылыстың әсерінен алынады
  2. Фотоникалық байланыстырғыш талшықтар, мұнда бағыттауыш конструктивті жолмен алынады кедергі шашыраңқы жарық (соның ішінде фотондық жолақты әсер)

Ұзындығы бойынша жүретін каналдарға негізделген құрылымдық оптикалық талшықтар 1974 жылы Кайзер мен Ко-ға қайта оралады. Бұларға ауамен қапталған оптикалық талшықтар, микроқұрылымды оптикалық талшықтар, кейде саңылаулар жиілігі мерзімді және кристалл тәрізді болған кезде фотонды кристалды талшық деп аталады. және басқа көптеген кіші сыныптар. Мартелли мен Каннинг бірдей интерстициальды аймақтары бар кристалды құрылымдар іс жүзінде практикалық қолдану үшін ең жақсы құрылым емес екенін түсінді және апериодты құрылымдалған талшықтар, мысалы, фрактал талшықтары, иілудің төмен шығыны үшін жақсы нұсқа болып табылады.[1] Апериодты талшықтар - дифракциялық бос сәулелерге аналогты түрде оптикалық таралуды сипаттайтын Френель талшықтарының кіші класы.[2] Оларды оптикалық талшықтың виртуалды аймақтарына сәйкес орналастырылған ауа арналарын қолдану арқылы да жасауға болады.[3]

Фотоникалық кристалды талшықтар - Кайзер және басқалар хабарлаған микроқұрылымды талшықтардың нұсқасы. Олар - біріктіру әрекеті байланыстыру Ие және басқалардың идеялары. қарапайым жолмен жүйелі түрде каналдар жиынын жинақтап, талшық формасына салу арқылы. Алғашқы осындай талшықтар мұндай байланыстырғыш жолмен емес, тиімді қадам индексімен таралды - дегенмен, тарихи себептерге байланысты бұл атау өзгеріссіз қалды, дегенмен кейбір зерттеушілер бұл талшықтарды «холей» талшықтары немесе «микроқұрылымды» оптикалық талшықтар деп атайды Bell Labs компаниясының бұрыннан бар жұмысына сілтеме. Наноөлшемге ауысу[4] «құрылымдалған» талшықтармен алдын ала босатылған. Диагованнидің Bell Labs-де 1986/87 жж. Маркатили және басқалардың жұмыстары негізінде ойлап тапқан ауамен қапталған талшық өте маңызды нұсқа болды. 1984 жылы.[5] Бұл талшықтардың дизайнын ауа саңылауларын қолданып құрылымдауға негізделген және әсіресе сандық диафрагма мен жарық жинауға қатысты маңызды қосымшаларға ие талшықтардың ең сәтті дизайны болуы мүмкін, әсіресе лазер түрінде орындалған кезде, бірақ биофотоника мен астрофотоника сияқты алуан түрлі жерлерде үлкен үміт бар .[6]

Мерзімді құрылым көптеген қосымшалар үшін ең жақсы шешім болмауы мүмкін. Жақын өрісті қалыптастырудан әлдеқайда асып кететін талшықтар алғаш рет алыс өрісті қалыптастыру үшін жасалуы мүмкін, соның ішінде талшықтың соңынан тыс фокустау.[7] Бұл Фреснель талшықтары апериодтық, фрактальды және тұрақты емес адаптивті оптика немесе Фреснель / фрактальды зоналарда қолданылатын жетілдірілген формаларын қоса, линзаның дизайнына көптен бері қолданылып келе жатқан белгілі Френель оптикасын қолданады. Дизайндың басқа көптеген практикалық артықшылықтарына дифракцияға негізделген таралатын толқын бағыттағыштарындағы кеңейтілген фотондық жолақтар және иілу шығындарының төмендеуі кіреді, бұл құрылымдық оптикалық талшықтарға сатылы индекс талшықтарынан төмен таралу шығыны бар.

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ Мартелли, С; Консервілеу, Дж; Гибсон, Б; Хантингтон, S (2007). «Құрылымдық оптикалық талшықтардағы иілудің жоғалуы». Optics Express. 15 (26): 17639–44. Бибкод:2007OExpr..1517639M. дои:10.1364 / OE.15.017639. PMID  19551059.
  2. ^ Консервілеу, Дж (2002). «Оптикалық толқын бағыттағышта дифракциясыз режим құру және тарату» (PDF). Оптикалық байланыс. 207: 35–39. Бибкод:2002 жылдың опт.207 ... 35С. дои:10.1016 / S0030-4018 (02) 01418-9.[тұрақты өлі сілтеме ]
  3. ^ Консервілеу, Дж; Бакли, Е; Лыйтикайнен, К (2003). «Френель талшығының ішіндегі шашыраңқы жарықтың суперпозициясы арқылы ауада таралу». Оптика хаттары. 28 (4): 230–2. Бибкод:2003 жыл ... 28..230С. дои:10.1364 / OL.28.000230. PMID  12661527.
  4. ^ Хантингтон, С; Катсифолис, Дж; Гибсон, Б; Консервілеу, Дж; Лыйтикайнен, К; Загари, Дж; Кэхилл, Л; Махаббат, Дж (2003). «Конустық ауа-кремнеземді оптикалық талшықтар ішіндегі наноқұрылымды сақтау және сипаттау» (PDF). Optics Express. 11 (2): 98–104. Бибкод:2003OExpr..11 ... 98H. дои:10.1364 / OE.11.000098. PMID  19461711.
  5. ^ .J. ДиЖованни, Р.С. Windeler, «Ауамен қапталған оптикалық талшықтан тұратын мақала», АҚШ патенті 5,907,652 ; G02B 006/20 (1998 ж. 1997 ж.); алдыңғы патентке негізделген: E.A.J. Маркатили, «Әуе жамылғысы бар оптикалық талшықты толқындық гид», АҚШ патенті 3 712 705 (1973)
  6. ^ Lslund, Mattias L.; Консервілеу, Джон (2009). «Астрономиялық приборларға арналған ауамен қапталған талшықтар: ошақтық-қатынастық деградация». Тәжірибелік астрономия. 24: 1–7. Бибкод:2009 ж. ЭксА .... 24 .... 1А. дои:10.1007 / s10686-008-9132-7.
  7. ^ Дж. Каннинг, Фреснель оптика ішіндегі оптикалық талшықтар, Фотониканың зерттеулері, 5-тарау, Nova Science Publishers, Америка Құрама Штаттары, (2008) және ондағы сілтемелер