اپتیک موج، تقریبی یا خیر؟
مهندسانی که با لیزرها، فیبرهای نوری و موجبرها، فرآیندهای نوری غیرخطی، فرامواد و سایر دستگاههای فوتونیک بزرگ کار میکنند، در نهایت با امواج نوری سروکار دارند . دستگاه های فوتونیک زمانی که بزرگتر از طول موج نور باشند “بزرگ” در نظر گرفته می شوند. در این صورت، شما با فرکانسهای نوری بر خلاف فرکانسهای رادیویی سروکار دارید و دستگاه به اندازهای پیچیده نیست که تقریب با پرتوها را توجیه کند.
اپتیک موج، کار با طول موج
همه ما باید با این معادله آشنا باشیم: سرعت نور = طول موج * فرکانس. مهندسان و محققانی که در اپتیک موج کار می کنند به جنبه طول موج معادله می پردازند . آنها با نور به عنوان یک موج برخورد می کنند. بسیاری از دستگاه های نوری بسیار بزرگتر از طول موج نوری هستند که از قطعه عبور می کند – طول موج یک میکرومتر را با دستگاه نوری با اندازه میلی متر تا سانتی متر مقایسه کنید.
اگر با ساختارهایی کار می کنید که بسیار بزرگتر از طول موج هستند – حتی بزرگتر از مواردی که ذکر کردم – البته می توانید نور را با پرتوها تقریب بزنید (این ناحیه کاربردی به عنوان اپتیک پرتو نامیده می شود ). در این صورت طول موج را 0 و فرکانس را بی نهایت فرض می کنیم. شما می توانید این کار را انجام دهید زیرا به راحتی می توان پرتوها را دنبال کرد تا دید به کجا می روند، و شما اثرات پراش را مانند اپتیک موج در نظر نمی گیرید.
مدل سازی دستگاه های فوتونیک بزرگ با استفاده از روش انتشار نوری پاراکسیال
در سال 2009 مقاله ارسالی برای کنفرانس COMSOL در بوستون با عنوان ” اجرای یک روش انتشار نوری پاراکسیال برای دستگاه های فوتونیک بزرگ ” دریافت کردیم. همانطور که نویسنده این مقاله می گوید، شبیه سازی دستگاه های فوتونیک بزرگ در آن زمان به این سادگی نبود.
جفت کننده جهت متقارن:
توزیع ضریب شکست (چپ)
و شدت نوری (راست).
تصویر در اصل توسط
J.E. Toney
، مرکز الکترواپتیک دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا ، فری پورت،
پنسیلوانیا، ایالات متحده تولید شده است.
او می نویسد: “بزرگترین محدودیت محاسباتی روش اجزای محدود برای مدل سازی امواج الکترومغناطیسی، نیاز به شبکه ای است که از طول موج λ ظریف تر باشد.” این درست است: اگر از ماژول RF استفاده می کنید، اندازه عنصر باید کوچکتر از طول موج باشد، و اگر هندسه بزرگ باشد و تعداد طول موج های آن زیاد باشد، عناصر مش زیادی مورد نیاز است. برای حل حوزه مدلسازی نویسنده این مقاله خاص با استفاده از روش انتشار نوری پاراکسیال برای مدلسازی دستگاههای فوتونیک، راه حلی برای این مشکل پیدا کرد. با استفاده از این روش، محقق توانست دستگاههای فوتونیک بزرگ را شبیهسازی کند، زیرا به شبکهای درشتتر از سایر حالتهای انتشار الکترومغناطیسی اجازه میدهد. با این حال، یکی از چیزهایی که در مورد این تحقیق من را شگفت زده می کند، این است که روش مشابه با آن استروش انتشار پرتو (BPM) .
تقریب ها می تواند منجر به عدم دقت شود
اگر در حال حاضر با طراحی لیزر، اپتیک غیرخطی، فیبر نوری و موارد مشابه کار می کنید، احتمالاً از قبل با BPM آشنا هستید. این روش از تقریب به آرامی متغیر (SVE) استفاده می کند که متأسفانه هنگام تلاش برای شبیه سازی انتشار نور در دستگاه های واقعی با کنتراست ضریب شکست بالا منجر به عدم دقت می شود. هنگام تلاش برای مدلسازی دقیق ساختارهای متفاوت، این روش دوباره کوتاه میآید.
بنابراین یک مهندس اپتیک موج چه کاری می تواند انجام دهد؟ من فکر می کنم خوب است که نظریه BPM را اعمال کنیم اما از تقریب های موجود در آن اجتناب کنیم. رایانههای امروزی، با داشتن دهها یا صدها گیگابایت رم، در مقایسه با 15 سال پیش که BPM شروع به نمایش در نرمافزارهای تجاری کرد، اکنون بهتر میتوانند از عهده این کار برآیند.
به زودی می توانیم اخبار هیجان انگیزی را در مورد این موضوع با شما به اشتراک بگذاریم، پس حتما به زودی با ما در وبلاگ تماس بگیرید.
- لینک دانلود به صورت پارت های 1 گیگابایتی در فایل های ZIP ارائه شده است.
- در صورتی که به هر دلیل موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید به ما اطلاع دهید.
برای مشاهده لینک دانلود لطفا وارد حساب کاربری خود شوید!
وارد شویدپسورد فایل : پسورد ندارد گزارش خرابی لینک
دیدگاهتان را بنویسید