د پریزم څه دی؟

تعریف

لیزه نوری یک تار باریک و انعطاف پذیر است که از شیشه (سیلیکا) یا پلاستیک ساخته شده و به طور خاص برای انتقال سیگنال‌های نوری طراحی شده است. با وجود ظاهر لطیف آن، قطر یک لیزه نوری معمولاً بزرگتر از موی انسان است.

به طور دقیق‌تر، یک لیزه نوری به عنوان یک هادی موج عمل می‌کند که امکان انتقال موج‌های الکترومغناطیسی در فرم نور با فرکانس‌های نوری را فراهم می‌کند. این ویژگی منحصر به فرد به آن اجازه می‌دهد تا اطلاعات را با کارایی بالا و افت سیگنال کم برای مسافت‌های طولانی منتقل کند و آن را به یکی از بنیادی‌ترین فناوری‌های ارتباطات مدرن تبدیل می‌کند.

ساختار لیزه نوری

یک لیزه نوری عملاً از دو مؤلفه کلیدی تشکیل شده است: هسته و پوشش. هسته یک ساختار دی‌الکتریک استوانه‌ای است که عمدتاً از شیشه ساخته شده و به عنوان مسیر انتشار نور عمل می‌کند. در این منطقه مرکزی، سیگنال‌های نوری تحت اصول بازتاب داخلی کامل منتقل می‌شوند. پوشش که معمولاً از پلاستیک ساخته شده، دور هسته قرار دارد. پوشش نقش مهمی در محدود کردن نور در هسته دارد تا اطمینان حاصل شود که سیگنال‌های نوری بدون نشت یا تخریب قابل توجهی می‌توانند برای مسافت‌های طولانی منتقل شوند.

شکل زیر ساختار دقیق یک لیزه نوری را نشان می‌دهد و لایه‌های متمایز هسته و پوشش و نقش‌های مختلف آنها در تسهیل انتقال کارآمد نور را برجسته می‌کند.

جزئیات ساختار و عملکرد

کل مجموعه لیزه نوری در یک جکت الاستیک قرار دارد که به عنوان یک لایه محافظ عمل می‌کند. این جکت لیزه را از آسیب‌های فیزیکی، عوامل محیطی و استرس مکانیکی محافظت می‌کند و اطمینان حاصل می‌کند که تمامیت آن در زمان نصب، عملیات و مدیریت حفظ شود.

مهم است که بدانید در لیزه‌های نوری، پوشش مستقیماً در انتقال موج‌های نوری نقشی ندارد؛ بلکه نور فقط از طریق هسته منتقل می‌شود. با این حال، ترکیب هسته و پوشش برای کاهش افت‌های سیگنال ناشی از پراکندگی ضروری است. این به این دلیل است که تفاوت شاخص‌های شکست بین دو مؤلفه امکان هدایت کارآمد نور را فراهم می‌کند. به طور خاص، شاخص شکست هسته باید بیشتر از شاخص شکست پوشش باشد. این تفاوت شاخص شکست اصلی است که امکان انتقال مؤثر نور در لیزه را می‌دهد.

انتشار نور در لیزه‌های نوری

لیزه‌های نوری طراحی شده‌اند تا سیگنال‌ها را به صورت نور (فوتون‌ها) منتقل کنند. سوالی که مطرح می‌شود این است: چگونه نور واقعاً از طریق یک لیزه نوری حرکت می‌کند؟ جواب در پدیده بازتاب داخلی کامل نهفته است.

وقتی نور وارد یک لیزه نوری می‌شود، از طریق هسته حرکت می‌کند و بازتاب‌های مداوم از پوشش را تجربه می‌کند. این بازتاب‌ها بازتاب‌های داخلی کامل هستند که تحت شرایط خاصی رخ می‌دهند. همانطور که قبلاً در مورد بازتاب داخلی کامل بحث شد، این پدیده زمانی رخ می‌دهد که نور از یک ماده با شاخص شکست بالاتر (هسته متراکم‌تر) به یک ماده با شاخص شکست پایین‌تر (پوشش تنک‌تر) با زاویه ورود بیشتر از زاویه بحرانی حرکت می‌کند.

با چنین زاویه ورودی، نور به جای اینکه به پوشش شکسته شود، از طریق هسته با بازتاب‌های متوالی ادامه می‌یابد. شکل استوانه‌ای هسته با قطر نسبتاً کوچک، تضمین می‌کند که تنها مقدار کمی از نور از مرز هسته - پوشش بازتاب می‌یابد. این به نوبه خود تضمین می‌کند که زاویه ورودی پرتو نوری به طور مداوم بیشتر از زاویه بحرانی باقی می‌ماند و امکان هدایت مؤثر نور در طول لیزه را فراهم می‌کند.

حالت‌های انتشار در لیزه‌های نوری

وقتی نور در طول یک لیزه نوری حرکت می‌کند، می‌تواند یا از طریق یک مسیر یا چند مسیر از طریق هسته حرکت کند. به طور کلی، "حالت‌های" انتشار به تعداد مسیرهای متمایزی که یک پرتو نوری می‌تواند در طول لیزه بگذرد اشاره دارد. دو حالت اساسی انتشار در لیزه‌های نوری عبارتند از:

لیزه تک حالت

در یک لیزه تک حالت، پرتوهای نوری فقط از طریق یک مسیر در لیزه حرکت می‌کنند. این مسیر واحد انتقال موج به طور قابل توجهی از تحریف سیگنال در طول فرآیند انتقال کاهش می‌یابد. چون مسیرهای چندگانه برای حرکت پرتوهای نوری وجود ندارد، تمامیت سیگنال می‌تواند در مسافت‌های طولانی حفظ شود و ارتباط با کیفیت بالا را تامین می‌کند.