دانلود تحقیق مواد نوری

در بسیاری موقعیتها تقسیم کردن یک سیگنال نوری به مؤلفه های قطیده  Orthogonally   آن لازم است . این کار معمولاً با منشورهای قطبنده  Beam Splitter انجام می شود.

این علائم می تواند از طریق یکسری از راهها تولید شود اما دوراه بسیار رایج است .

منشور  Glan-Thompson

دو منشور ساخته شده از ماده  ( Usually Calate ) bire fringent در طول وترهایشان به یکدیگر متصل می شوند . ضخامت لایه چسب و شاخص آن دقیقاً کنترل می شود .

معمولاً برخورد یک اشعه به سطح خارجی یک منشور بسته به قطبش دو اشعه مجزا ( یک اشعه معمولی و یک اشعه غیر معمولی ( ویژه ) تقسیم می شود . اشعه غیر معمولی ( ویژه ) بدون شکست مستقیماً عبور می کند اما اشعه معمولی در جهت ( زاویه )  Brewster شکسته می شود . این موضوع علاوه بر این در  ( 5.4.4.1) مواد bire fringent بحث می شود.

ابزار ( دستگاه ) معمولاً در شکل یک چهارضلعی ساخته می شود این موشوع رسیدن به فلز را در برخورد اشعه به سطح منشور ( برای سیستم بازتاب ) ممکن می سازد . و هنوز هم با سطح قطری در زاویه مناسب تر مواجه می شود . در ابزارهای واقعی سطوح ورودی و خروجی حتماً بازتاب می شوند .

مکعب قطبش  Beam Splitter

این ابزارها همان نقش منشور  Glan – Thompson را بازی می کنند به جز آنکه به جای استفاده از یک کریستال bire fringent آنها از یک ترکیب لایه ها از مواد دی الکتریکی در یک فصل مشتریک قطری بین دو منشور استفاده می کنند .

 ( 5.4.4.1 ) مواد bire fringent

bire fringent یک خاصیت در بعضی از مواد است به طوریکه نور از قطبشهای مختلف یک فهرست متفاوت انکساری با آن ماده می چیند .یک اشعه غیر قطبیده یا باریکه ای از نور ازامواج عمودی واقعی قطبیده تشکیل می شود که این دو اشعه مجزا در داخل ماده bire fringent تقسیم می شود عملکرد ( طرزکار ) جداکنندهها و منتشر کندهها ( پخش کننده ها ) برانار bire fringent استوار می باشد ( یا در حداقل قطبش ) . مواد بسیاری وجود دارند که خواص bire fringent رانشان می دهند .  Calcite  () و  rutile   ( ) معولاً به خاطرخواص bire fringent شان استفاده می شوند . کوارتز نیز این خواص را دارد می تواند درموقعیتهای زیادی ایجاد مشکل کند . یک ماده bire fringent یک ساختار کریستالی دارد. در داخل این ساختار یک محور نوری وجود دارد . ( در بعضی ازمواد بیشتر از یکی ) هنگامی که یک اشعه تحت یک زاویه به محور نوری کربستال وارد می شود آن اشعه به دو اشعه تقسیم می شود. یک اشعه ( معمولی ) قطبش عمودی دارد اشعه دیگر ( اشعه غیر معمولی ) نسبت به اشعه معمولی قطبش  Orthogonal دارد . برای اشعه معمولی ماده یک فهرست انکسای ثابت را نماش می دهد ( در مورد  Calcite  66/1 ) برای اشعه غیر معمولی بسته به زوایه برخورد بخشی از اشعه اصلی ماده یک فهرست انکساری متغییر را نمایش می دهد . ( بین  1.49 تا 1.66 ) یک اثر ( ) بسیار مفیدی در اینجا این است که ما می توانیم یک زوایه برخوردی را آنچنان که یک اشعه با فصل مشترک هوا-ماده مواجه می شود بیابیم . اشعه معمولی شکسته می شود اما اشعهغیر معمولی بازتاب می شود. زوایه برخوردی در موردی که این اتفاق می افتد  Brewster نامیده می شود . این یک راه خوب برای جدایی یک اشعه غیر قطبیده به دو اشعه قطبیده  Orthogonal است

بسیاری از مواد معمولی اثر فوق را نمایش میدهند هنگامی که نور قوی خورشید روی آنها می افتد نور یک قطبش آن جذب و نور قطبش  Orthogonal بازتاب می شود .

برای مثال برگ سبز یک درخت در نور مستقیم خورشید به نظر می رسد علت این موضوع بارتاب قطبش قوی از سطح می باشد . اگر شما در حال گرفتن عکس از یک صفحه درخشنده نورانی باشید شما می توانید از یک فیلتر قطبنده استفاده کنید . اگر فیلتر را به زوایه صحیح بچرخانید بازتاب قطبیده ( از سطح ) بلوکه خواهد شد . ولی تنها قسمتی از نور تابیده شده دقیقاً از یر سطح بلوکه خواهد شد . بنابراین رنگها تشدید می شوند .

شما می توانید اثر یکسان استفاده قطبی کردن ( قطبش ) عینک خورشیدی را ببینید . شکستهای مختلف بدست آورده شده وابسته به رابطه ‌ ارتباط زاویه برخورد به محور نوری کریستال می باشد . توجه به آنکه برای اشعه های موازی با محور نوری یا 90 درجه نسبت به آن اگر آن اشعه عمود به کریستال است هر دو قطبش از میان فصل مشترک متأثر شده عبور داده می شوند اگر اشعه عمود به کریستال نباشد آن به دو اشعه مجزای قطبش معولی و غیر معمولی پاشیده می شود.

برای یک اشعه رسیده و در یک زوایه به محور فوری ولی عمود بر فصل مشترک کریستال هوا اشعه معمولی شکسته نمی شود اما اشعه غیر معمولی شکسته می شود.

 Isolators 5.4.5 ( جداکننده ها )‌.

یک جداکننده یک ابزاری است ک اجازه می دهد تا نور در طول یک رشته در یک جهت عبور کند اما نه در جهت مخالف . در عمل آن کاملاً شبیه یک دیود در جهان الکتریکی است . جداکننده ها در سیستمهای نوری در بسیاری نقشها ( وظایف ) لازم می شوند . معمولی ترین آن جلوگیری از بازتابهای   Coming back clown یک فیبر از دوباره وارد شده و تجزیه ( فروپاشی )‌عملیات یک لیزر است .

بیشتر پدیده های خارق العاده نوری دوجهته هستند و بنابراین ساختمان یک جداکننده به قابل فهمی   We might Like نیست . با وجود این یک پدیده نوری دوجهته نیست . این «‌اثر فارادی » است . این اثر وابسته به قطبش است بنابراین بر طبق استفاده از آن شما بایستی قطبش را حساب کنید .

 5.4.5.1  اثر الکترواپتیک  The Electrooptic Effect  

بعضی مواد مانند    فهرستی از خواص انکساری متغییری بسته به درجه کاربردی زمینه الکتریکی دارند بسته به جهت گیری زمینه الکتریکی در ارتباط با کریستال بعضی مواد همچنین نمایش  Bire fringence مختلف ( دلیل نوسانات  RL متفاوت ارتباطتهای متفاوت زمینه الکتریکی هستند . ) این اثر درتغییر دهنده ها استفاده می شود  

 5.4.5.2 اثر فارادی  The Faraday Effect

اثر فارادی هنگامی که بعضی از مواد ا زجمله  ( Yttrium – Iron – Garnet )   در یک میدان مغناطیسی قوی قرار می گیرند بدست می آید . عبور نور در داخل مواد سطح قطبش آن را ( بردارهای میدان  الکتریکی و مغناطیسی ) با یک مقدار شبیه طول و قدرت میدان مغناطیسی چرخانده است . این می تواند مفید باشد اما حالت بسیار مهم آن است که اثر نامتقارن است عبور نور در یک جهت ممکن است قطبش آنرا درست 45 درجه چرخانده باشد . عبور نور در جهت دیگر قطبش آن را به چپ با یک مقدار یکسان ( در این مورد 45 درجه ) خواهد چرخاند .

چرخش مخالف جهتهایی در ارتباط با جهت اشعه نور است اما در جهت مشابه ارتباط با      Rotator جداکننده ها استفاده می شود در موقعیتهای بسیار تا نوری را که فقط در یک جهت عبور می کند فراهم کند . این برای زمان اتصال یک لیزر به یک رشته ( فیبر ) لازم است . نور منعکس شده می تواند باعث ناپایداری در لیزر و باعث بسیاری اثرات نامطلوب شود .

تعدادی از راههای ساختمان جداکننده ها وجود دارند و بیشتر اینها وابسته به اثرات یک راه است .

نور در حال آمدن اول با یک فیلتر قطبش دهنده مواجه می شود که همه قطبشها به جز آنها که در جهت قطبنده اند را برطرف می کند . ( این معنی میدهد که اگر نور در حال آمدن به نوبت قطبیده شود ما قصد داریم 50% آن را کم کنیم ) در خروج از فیلتر نور به طور عمودی قطبیده می شود . قطبش نور ورودی سپس دوران فارادی را وارد می کند . این ابزار ( تشریح شده در بالا ) قطبش را 45 به راست می چرخاند ( بدون شکست ) .

دومین فیلتر قطبنده در جلوی جهت زیادی است . نور از بیان این فیلتر اکنون بدون شکست عبور خواهد کرد و آن در جهتی یکسان درست مانند قطبش نور در حال ورود تطبیق داده می شود .

اولیننور با یک قطبنده که فیلترها هر نوری را که در زاویه 45 درجه با خط قائم تطبیق نمی کند خارج می کنند مواجه می شود. این امر چون که مانمی توانیم مطمئن باشیم از قطبش ناخواسته بازتابها لازم است

دوران فارادی کلید عمل جداکننده است . در جهت معکوس این وسیله قطبش را در خلاف جهت حرکت عقربه ساعت ( در اثر ارتباط با جهت انتشار ) خواهد چرخاند . بنابراین عمل چرخاننده نامتقارن است .

در خروج از پرتو(نور) روتاتور (آلت دوار) فارادی که حالا پولاریز (قطبی) شده است در  بعلت عمود بودن آن . وقتی که آن (نور) برخورد می کند با فیلتر پلاریز سنیگ بعدی ، حذف خواهد شد (جذب می شود) . مشکل این نوع از ایزولاتور (جداساز - مجزا کننده) این است که ، پلاریزاسیون (قطبش) ورودی نیاز داردبه هماهنگی (تطابق) در جهت یابی از یک جداساز . اگر ورودی تا قطبیده (unpolarised) است ، پس ما از دست می دهیم یک نیمه از سیگنال (3dB) را . اگر سیگنال قطبی شده و جهت یابی اشتباه است ، بنابراین ما می توانیم کل سیگنالها را از دست بدهیم . بدتر از همه اینکه ، اگر پلاریزاسیون (قطبش) نوسان(اختلاف) داشته باشد با زمان (همانطور که بطور نرمال انجام می دهد  بعد از یک سفر طولانی بر یک فیبر (طیف)) متغیر (بی‌ثبات) که تبدیل خواهد شد به بی ثباتی در کاهش (افت قدرت موج) .