Światłowód fotoniczny: Różnice pomiędzy wersjami

'''Photonic crystal fiber''', '''PCF''' (od [[język angielski|ang]]. dosłownie "''światłowód z kryształu fotonicznego''"), nazywany po polsku '''światłowodem fotonicznym''' – rodzina jedno- lub dwuwymiarowych [[dielektryk|dielektrycznych]] lub [[metalodielektryk|metalo-dielektrycznych]] [[struktura periodyczna|struktur periodycznych]].

Rozchodzenie się [[światło|światła]] w takich strukturach zależne jest od ich [[geometria|geometrii]] i parametrów takich jak [[stała sieci]], wielkość elementów sieci oraz [[kontrast]] między matrycą, a elementami sieci. Otrzymujemy w ten sposób cały wachlarz potencjalnych możliwości projektowania i zastosowania jedno- i dwuwymiarowych [[kryształ fotoniczny|kryształów fotonicznych]] - tzn. [[światłowód braggowski|światłowodów braggowskich]] i [[światłowód fotoniczny|'''światłowodów fotonicznych]]'''. [[światłowód|Światłowody]] bragowskie to dielektryczne jednowymiarowe struktury warstwowe o [[geometria kołowa|geometrii kołowej]] o grubości pojedynczej warstwy rzędu 1/4 długości światła.

Zależnie od wartości [[współczynnik załamania światła|współczynników załamania światła]] dla dielektryka płaszczowego i rdzeniowego są możliwe dwa mechanizmy propagacji światła:

* gdy [[inkluzja|inkluzje]] tworzące [[sieć periodyczna|sieć periodyczną]] mają współczynnik mniejszy niż szkło matrycy włókna możliwe jest pojawianie się efektu [[całkowite odbicieCałkowite wewnętrzne odbicie|całkowitego wewnętrznego odbicia]] oraz prowadzenie światła w [[przerwa fotoniczna|przerwie fotonicznej]],

[[propagacja (fizyka)|Propagacja światła]] w defekcie w oparciu o '''TIR''' (ang. ''Total Internal Reflection'') w światłowodach fotonicznych wynika z różnicy między wartością współczynnika załamania defektu - rdzenia, a mniejszą od niego wartością efektywnego współczynnika załamania płaszcza fotonicznego. Jednak istnienie sieci periodycznej powoduje modyfikację klasycznego zjawiska całkowitego wewnętrznego odbicia. Dochodzi tu do przepuszczania przez płaszcz fotoniczny wysokich [[mod (falowód)|modów]]ów, które wyciekają – w rezultacie w rdzeniu prowadzone są tylko niższe mody, a zwłaszcza mod podstawowy o najmniejszej średnicy.

[[Przerwa fotoniczna]] '''PBG''' (ang. ''Photonic Bandgap'') jest [[optyka|optycznym]] odpowiednikiem występujących w [[półprzewodnikpółprzewodniki|półprzewodnikach]]ach [[pasmoPasmowa teoria wzbronioneprzewodnictwa|pasm wzbronionych]]. Pojawianie się pasm spowodowane jest występowaniem [[dyfrakcjaPrawo Bragga|dyfrakcji Bragga]] na periodycznej strukturze dielektrycznej o stałej sieci zbliżonej do długości światła. Przerwa fotoniczna określa zakres długości [[falapromieniowanie (fizyka)elektromagnetyczne|fali]], dla których światło nie może się rozchodzić – dla tego zakresu struktura jest idealnym [[zwierciadło optyczne|zwierciadłem]]. Efekt ten wykorzystuje się w światłowodach fotonicznych poprzez wykonywanie struktur zarówno [[szkło|szklano]]-[[powietrze atmosferyczne|powietrznych]] jak i dwuszklanych z centrycznym obszarem zaburzającym [[periodyczność]] sieci. Zabieg ten prowadzi do lokalizacji światła odbitego od periodycznej struktury w defekcie <ref>[http://foto.onet.pl/1gwco,8ckiw0rwwgyk,f88wd,u.html#f88wd Zdjęcie PBG]</ref>.

Kryształy fotoniczne implementowane w światłowodach mogą pełnić szereg funkcji związanych z kształtowaniem i kierowaniem [[falepromieniowanie elektromagnetyczne|fal elektromagnetycznych]]. Przy projektowaniu [[kryształciało krystaliczne|kryształów]]ów można modyfikować kształt sieci krystalicznej oraz jej stałą, elastycznie dobierać materiały oraz ich stosunek ilościowy, a w efekcie współczynniki załamania obu materiałów, a także wprowadzać intencjonalne defekty struktury. Daje to duże możliwości dostosowania dwuwymiarowych kryształu do aktualnych potrzeb oraz dużą swobodę projektowania. Wykonuje się światłowody PCF jednomodowe w całym zakresie spektralnym, dwójłomne, nieliniowe o ultramałych rdzeniach do generacji superkontinuum, o kontrolowanej dyspersji modowej i chromatycznej, tj. światłowody LMA (ang. ''Large Mode Area'') itp.