برخورد پرتو گاوسی به آرایه ای از نانومیله ها
یک پرتو گاوسی که به آرایه ای از نانومیله ها برخورد می کند نمونه ای از پراکندگی نوری است . نانومیله های فلزی را در نظر بگیرید که بسیار نزدیک به هم هستند و قطری بسیار کوچکتر از طول موج پرتو گاوسی دارند که بر روی آنها می افتد. اگر قرار بود پرتو در امتداد میلهها قطبی شود، آنها طوری عمل میکردند که گویی در واقع میلههای جداگانه نیستند، بلکه یک ورق فلز هستند. آرایه زمانی که به صورت عمود بر میله ها قطبی شده باشد نسبت به موج تقریباً شفاف است.
پرتو گاوسی چیست
قبل از کاوش بیشتر در این مثال، بیایید مطمئن شویم که پرتو گاوسی چیست. به طور خلاصه، این یک پرتو الکترومغناطیسی است که در آن می توان از تابع گاوسی برای توصیف نیمرخ میدان الکتریکی در صفحه ای که بر محور پرتو عمود است استفاده کرد. بیشتر لیزرها پرتویی را منتشر می کنند که تقریباً به یک پرتو گاوسی می رسد، بنابراین اغلب هنگام تجزیه و تحلیل دستگاه های فوتونی رخ می دهد. اگر می خواهید در مورد مدل سازی تیرهای گاوسی بیشتر بدانید، لطفاً مدل های زیر را در گالری مدل بررسی کنید:
- دومین نسل هارمونیک از پرتو گاوسی
- شکافتن پرتو گاوسی
- خود تمرکز پرتو گاوسی
- یک پرتو گاوسی که از یک عدسی فراماده عبور می کند
مدل سازی پراکندگی نوری در نانومیله ها
حالا بیایید به مثال پراکندگی نوری خود بپردازیم. فرض کنید می خواهیم بررسی کنیم که آیا جفت الکترومغناطیسی بین نانومیله های یک آرایه وجود دارد یا خیر. در تئوری، ما می دانیم که تحت شرایط مناسب، جفت وجود خواهد داشت – با مدل سازی پدیده، می توانیم تأیید کنیم که واقعاً چنین است.
فرض کنید یک پرتو گاوسی با طول موج 750 نانومتر و شعاع نقطه ای با طول برابر داریم. ما همچنین آرایه ای از 40 نانومیله فلزی داریم که شعاع هر کدام 20 نانومتر است. در ابتدا اشاره کردم که میله ها بسیار نزدیک به هم هستند. به طور دقیق، فاصله بین میله ها تنها 150 نانومتر است. پرتو متمرکز شده محکم به نانومیله ها برخورد می کند و در جهت منفی y منتشر می شود .
برخورد پرتو گاوسی روی آرایه ای از نانومیله ها.
برای بدست آوردن ایده ای از کوپلینگ، می توانیم این مدل را با استفاده از COMSOL Multiphysics و Wave Optics Module راه اندازی و حل کنیم. همانطور که در تصویر بالا می بینید، تنها تعداد کمی از نانومیله ها توسط پرتو الکترومغناطیسی روشن می شوند. با تنظیم نمودار سطح، میتوانیم هنجار میدان الکتریکی پرتو را زمانی که در جهت بردار گریتینگ قطبی شده است (جهت x ) تجسم کنیم. در پایین سمت چپ، می بینید که نیمی از پرتو توسط آرایه نانومیله روشن می شود و هیچ انعکاس یا پراش قابل توجهی وجود ندارد. اگر میخواهید نگاه دقیقتری به میلهها داشته باشید، میتوانید نسخه دوم بزرگنمایی شده از طرح سطح (در پایین، سمت راست) ایجاد کنید. این نشان می دهد که جفت دو قطبی بین میله ها وجود دارد.
![]() | ![]() |
زمانی که پرتو در جهت x قطبی می شود، سطح هنجار میدان الکتریکی رسم می شود. | نمای نزدیک از نانومیله ها که جفت شدن دو قطبی را نشان می دهد. |
همانطور که در نمودار خطی زیر می بینید، جفت شدن بسیار دورتر از توزیع شدت پرتو نور است.
نمودار مولفه x میدان الکتریکی (آبی) و میدان پسزمینه پرتو (سبز). پرتو
در جهت x قطبی شده است.
ما همچنین میتوانیم یک نمای نزدیک از پرتو را بهجای اینکه در جهت توری برداری پلاریزه کنیم، در جهت z – پلاریزه کنیم. انجام این کار سناریویی را نشان می دهد که در آن آرایه نانومیله مانند یک ورقه فلزی مات به پرتو رفتار می کند و پرتو را منعکس می کند و باعث پراش لبه قوی می شود. این اثر به وضوح در نمودار پایین سمت راست نشان داده شده است.
![]() | ![]() |
نمای نزدیک از نانومیله ها هنگامی که پرتو در جهت z قطبی می شود، باعث می شود آرایه مانند یک ورق فلزی مات عمل کند نه میله های منفرد. | اثرات انعکاس و پراش لبه. |
کاربردهای نانورود
کاربرد اصلی مدلی که در اینجا به آن اشاره شده است، ارتباط نوری با برد کوتاه است، جایی که نور مسیری را که توسط آرایه نانومیلهها تعیین شده است، دنبال میکند. از آنجایی که نانومیله ها کوچکتر از طول موج نور هستند و نور به طور محکم با نانومیله ها جفت شده است، عرض مسیر نور از طول موج باریکتر است. بنابراین، این فناوری می تواند برای کانال های ارتباطی نوری متراکم فضایی، به عنوان مثال بین مدارهای الکتریکی روی تراشه ها و بردهای مدار چاپی، باز شود.
همچنین ممکن است در مورد نانومیله ها در زمینه متفاوتی شنیده باشید. علاوه بر آنچه در این مثال مدل سازی نشان داده شده است، نانومیله ها را می توان در درمان سرطان استفاده کرد .
دانلودهای مدل
- 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