Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Optoelectronics Światłowody. optoelectronics Rewolucja informatyczna lata 1800-1900 Prędkość przesyłania danych.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Optoelectronics Światłowody. optoelectronics Rewolucja informatyczna lata 1800-1900 Prędkość przesyłania danych."— Zapis prezentacji:

1 optoelectronics Światłowody

2 optoelectronics

3 Rewolucja informatyczna lata Prędkość przesyłania danych

4 optoelectronics Światłowody

5 optoelectronics Aleksander Graham Bell przeprowadził próby transmisji informacji za pomocą modulowanego światła słonecznego. Jego fotofon powstał w 1880 r. Możliwe było przesyłanie sygnału mowy na odległość do 200 m

6 Two of these units were used between building to re-establish a high speed communication link. FSO communication between Merrill Lynch Brokerage and Wall Street in New York following the terrorist attack that destroyed normal fiber optic link optoelectronics

7 Atmospheric attenuation and scatter 6.5 dB/km150 dB/km225 dB/km 300m distance to tall building optoelectronics

8 Światłowody

9 optoelectronics Światłowody

10 optoelectronics Światłowody

11 optoelectronics Całkowite wewnętrzne odbicie !!!

12 optoelectronics Laser-written Direct Dispensed US Patent , Keyworth & McMullin Światłowody planarne

13 optoelectronics Elementy i układy planarne

14 optoelectronics Zintegrowane układy planarne

15 optoelectronics Światłowody planarne

16 Prawo Snella n 1 sin 1 = n 2 sin 2 optoelectronics Prawa odbicia i załamania światła Wzory Fresnela opisują współczynniki odbicia i załamania n 1 >n2n2 I RT i i t )sin(cos )sin(cos n n r ii ii t = 1-r korzystamy z prawa Snella by wyeliminować t :

17 optoelectronics Całkowite wewnętrzne odbicie Gdy staje się zespolone Całkowite wewnętrzne odbicie Total internal Reflection (TIR) wstawiając do wzoru powyżej mamy t = 0 czyli cała moc zostaje odbita n 2 n 1 >n 2 t =90° Fala zanikająca Fala odbita Fala padająca i r E r,// E r, E i, E i, // E t,

18 optoelectronics Całkowite wewnętrzne odbicie

19 optoelectronics Całkowite wewnętrzne odbicie n 2 n 1 >n 2 t =90° Fala zanikająca Fala odbita Fala padająca i r E r,// E r, E i, E i, // E t, Total Internal Reflection

20 Modół wsp. odbicia R // and R vs. kąt padania i dla n 1 =1.44 and n 2 =1.00. Kąt krytyczny 44. Odpowiadajace zmiany fazy // i vs. kąt padania Kąt padania, i c p Kąt padania i Współczynnik odbicia Zmiany fazy (stopnie) c p TIR |R // | |R | // optoelectronics Całkowite wewnętrzne odbicie r jest zespolone: IrI - amplituda, arg{r} - faza

21 optoelectronics Promień odbity w całkowtym wewnętrznym odbiciu wydaje się przesunięty poziomo na granicy ośrodków o z - przesunięcie Goosa-Hanchena i n 2 n 1 >n 2 Fala padająca Fala odbita r z Wirtualna płaszczyzna odbicia Głębokość wnikania, z y A B Przesunięcie Goosa-Hanchena i tunelowanie optyczne głębokość wnikania tan2 i z

22 optoelectronics – 1 odbicie od powierzchni metalu straty ~ 1% mocy, odbija się 99%. 100 kolejnych odbić pozostawia zaledwie 36% początkowej mocy, – 1 odbicie na powierzchni dielektrycznej (TIR) traci zaledwie ~ % mocy, odbija się %. 100 kolejnych odbić pozostawia % początkowej mocy. Całkowite wewnętrzne odbicie !!!

23 optoelectronics Tunelowanie optyczne

24 optoelectronics Całkowite wewnętrzne odbicie !!!

25 optoelectronics Analiza warunków propagacji - obraz optyki geometrycznej (promienie świetlne) -obraz optyki falowej (rozwiązanie równań Maxwella dla struktury)

26 optoelectronics Analiza warunków propagacji obraz optyki geometrycznej (promienie świetlne) Światłowód lustrzany: dwa płasko-równoległe, idealne zwierciadła umieszczone jedno nad drugim w odległości d

27 optoelectronics Światłowód lustrzany y Interferencja fal E 1 i E 2 tworzy falę biegnącą wzdłuż osi z oraz falę stojącą wzdłuż y Fala propagująca się w światłowodzie wzdłuż światłowodu na granicy rdzeń/płaszcz

28 optoelectronics Światłowód lustrzany zwierciadło zwierciadło

29 optoelectronics Światłowód lustrzany

30 optoelectronics Światłowód lustrzany d A B C Każdemu odbiciu towarzyszy przesunięcie fazy o, ale amplituda i polaryzacja nie zmieniają się. Warunek samouzgodnienia = po dwóch odbiciach fala odtwarza się: AC-AB = wielokrotność długości fali = m, gdzie m = 1,2,3,... z zależności trygonometrycznych O Dwie fale

31 optoelectronics Światłowód lustrzany Dozwolone są tylko wybrane kąty odbicia m=0,1,2,.. inaczej; warunki propagacji spełnione są tylko dla wybranych kątów dyskretne widmo kątów Wyższym m odpowiadają niższe m.

32 optoelectronics Światłowód lustrzany m - to numer modu

33 optoelectronics Światłowód dielektryczny Zanikające pole Przesunięcie fazowe

34 optoelectronics Światłowód dielektryczny Dwie dowolne fale 1 i 2, które są początkowo w fazie muszą pozostać w fazie po dwóch odbiciach Inaczej występuje interferencja destruktywna i fale wygaszą się Trzeba dodatkowo uwzględnić przesunięcie fazy przy odbiciu dwa razy r Warunki prowadzenia: n 2 n 2 z2a y A C A B C k 1 E x n 1 C

35 Stała propagacji w kierunku z Poprzeczna; y stała propagacji wektor falowy k 1 można rozłożyć na dwie składowe, i k, wzdłuż i w poprzek osi światłowodu z. Tylko wybrane kąty odbicia są dozwolone m=0,1,2,.. Wyższym m odpowiadają niższe m. Każdemu m odpowiada inna stała propagacji m wzdłuż światłowodu Gdy mamy interferencję wielu fal, fala sumacyjna posiada stacjonarny rozkład pola elektrycznego w kierunku y, i ten wzór przemieszcza się w kierunku osi z ze stałą propagacji m. optoelectronics Światłowód dielektryczny z y kkxkx k z =

36 optoelectronics Światłowód dielektryczny Po przekształceniach trygonometrycznych i wprowadzeniu c mamy:

37 optoelectronics Światłowód dielektryczny sin równanie dyspersyjne światłowodu planarnego, n, d

38 optoelectronics NA definiuje kąt akceptacji promieni padających które będą prowadzone w światłowodzie Przykł. n 1 =1.47, n 2 =1.46 max =9.9º i NA=0.17 Apertura numeryczna Całkowite wewnętrzne odbicie ( c ) czyli sin max NA n1n1 n2n2 n2n2

39 optoelectronics Światłowód dielektryczny c skończona liczba modów c dNA/m c /m jeśli < c może propagować się tylko mod podstawowy m=1 przykład; NA=0.17 n 1 =1.47, n 2 =1.46, d=10 m c =1.71 m m

40 optoelectronics Światłowód dielektryczny Liczba modów = MApertura numeryczna = NA V częstotliwość znormalizowana światłowodu planarnego Warunek pracy jednomodowej: N = n 1 sin ( ) gdzie min < /2 Efektywny współczynnik załamania modu

41 optoelectronics Światłowód dielektryczny Liczba modów = MApertura numeryczna = NA Liczba modów typu TE w funkcji częstotliwości w światłowodzie planarnym

42 optoelectronics Światłowód dielektryczny Rozkłady pól w skokowym światłowodzie dielektrycznym

43 optoelectronics Światłowody gradientowe n2n2 n2n2 n zmienia się ciągle n1n1

44 optoelectronics Technologia światłowodów planarnych i warstw optycznych

45 optoelectronics Technologia

46 optoelectronics Technologia światłowodów planarnych i warstw optycznych

47 optoelectronics Technologia światłowodów planarnych i warstw optycznych stratność szkła kwarcowego

48 optoelectronics Technologia

49 optoelectronics Technologia

50 optoelectronics Światłowody elektrooptyczne Technologia

51 optoelectronics Technologia

52 optoelectronics Technologia

53 optoelectronics Laser-written Direct Dispensed US Patent , Keyworth & McMullin Światłowody planarne - Integrated Optics

54 optoelectronics Sprzęgacz kierunkowy

55 optoelectronics.Sprzęgacz kierunkowy

56 optoelectronics.Sprzęgacz kierunkowy

57 optoelectronics.Sprzęgacz kierunkowy sterowany e-o

58 optoelectronics.

59 .

60 .

61 .

62 .


Pobierz ppt "Optoelectronics Światłowody. optoelectronics Rewolucja informatyczna lata 1800-1900 Prędkość przesyłania danych."

Podobne prezentacje


Reklamy Google