Tá an scaipeadh chomh hálainn, cén fáth nach dtaitníonn snáithíní optúla leis?

Breis is trí chéad bliain ó shin san Eoraip, tráthnóna grianmhar, leag Newton amach a leithéid de phlean.

Lig solas na gréine ar an bpriosma. Tar éis dul isteach sa phriosma, leathnaíonn an solas isteach i ribíní ildaite comhdhéanta de dhearg, oráiste, buí, glas, gorm agus corcra, agus déantar é a theilgean ar imbhalla sa seomra. Ar an mbealach seo, athraíonn solas na gréine atá cosúil go trédhearcach i mbandaí dath dochreidte le cabhair ón priosma.

Tar éis seo, d'oscail Newton crack ingearach i lár an imbhalla, agus shocraigh an dara priosma agus an dara imbhalla taobh thiar den imbhalla.

Chonaic mé é ag casadh an chéad phriosma agus ag teilgean seacht ribín ildaite de dhearg, oráiste, buí, glas, gorm agus corcra ar na scoilteanna sa chéad imbhalla, agus ansin tríd an dara priosma ar an dara cuirtín. A miracle a tharla. Ba é an rud a bhí le feiceáil ar an dara imbhalla ná dath amháin solais. Seo a leanas an léaráid scéimreach:

Ag an bpointe seo, tá solas na gréine scartha i dathanna aonair iolracha agus curtha i láthair ar an dara imbhalla. Úsáideann an Tiarna Niu priosma chun an rún a bhriseadh: is féidir solas a scaipeadh! Is cosúil go bhfuil solas na gréine séalaithe, agus tá croí ildaite faoin ngnáthnós cuma. Is é seo a dtugaimid go minic scaipeadh an tsolais.

1. Conas a tháirgtear scaipeadh?

Tugtar scaipeadh solais ar an bhfeiniméan go ndéantar solas ilchodach a dhianscaoileadh i dtrí dathanna.

Sa turgnamh priosma, téann solas na gréine (is é sin, solas ilchodach) isteach sa ghloine ón aer, agus ansin téann sé isteach san aer ón ghloine, áit a ndéantar athraonadh faoi dhó. Ní mór a fhios agat go bhfuil gach rud tairbheach. Nuair a tharlaíonn athraonta, roghnóidh solas go nádúrtha an cosán is giorra agus dul ar aghaidh agus an caillteanas fuinnimh á íoslaghdú. Ó thurgnamh priosma Newton thuas, tá a fhios againn go bhfuil solas ilchodach comhdhéanta go bunúsach de go leor soilse aonair de dathanna éagsúla. Tá tonnfhaid éagsúla ag na soilse seo, agus tá fuinneamh solais tonnfhaid éagsúla an-difriúil. Tá sé deacair na tuairimí a réiteach, agus tá tuairimí difriúla ag solas na dtonnfhad difriúla maidir le conas an cosán a roghnú tar éis athraonta. Dá bhrí sin, tar éis dóibh teacht amach as an priosma, rinne siad "bealaí scaradh".

Mar sin, cén fáth a scaipeann solas? Tarlaíonn sé gurb é an rud is cúis leis an scaipeadh seo ná tonnfhad an tsolais. Tá innéacsanna athraonta difriúla ag solas na dtonnfhad difriúla sa mheánluasanna iomadaithe agus difriúla (cosáin), rud a fhágann go scaipeann agus go scaipeann an solas (í), agus foirmítear scaipeadh.

Léiríonn feiniméan scaipthe an tsolais go bhfuil caidreamh iontach ag luas an iomadaithe solais sa mheán leis an innéacs athraonta. Dá mhéad an t-innéacs athraonta, is lú an luas solais. Féach an fhoirmle seo a leanas:

V=C/N

Is é C luas iomadaithe an tsolais i bhfolús ,

tairiseach 300,000 km/s

Is é N comhéifeacht athraonta an mheáin go solas

2. Éifeacht an scaipthe

Cé gur féidir le scaipeadh cabhrú linn dul isteach i ndomhan ildaite, i réimse na cumarsáide, níl an scaipeadh chomh hálainn i ndáiríre.

Le linn tarchur comharthaí optúla i snáithíní optúla, tá scaipeadh ar cheann de na fachtóirí tábhachtacha is cúis le caillteanas.

Tá sé seo amhlaidh toisc go mbíonn an t-innéacs athraonta solais ina chúis le scaipeadh, rud a fhágann trasnaíocht idirchóid sa chuisle solais, rud a leathnaíonn deireadh an aschuir.

Cad is síneadh ann?

Ciallaíonn leathnú go bhfuil solas tonnfhaid éagsúla ag taisteal ar luasanna éagsúla sa mheán mar gheall ar innéacsanna athraonta éagsúla, rud a fhágann go bhfuil méadú ar leithead speictreach. I bhfocail eile, nuair a tharchuirtear bhíoma solais i meán, tá innéacs athraonta mór ag roinnt tonnta solais agus imíonn siad go mór ón rúidbhealach.

Tá innéacs athraonta beag ag roinnt tonnta solais, agus cé go bhfuil siad cam, is féidir leo taisteal i dtreo réamhshocraithe fós.

Mar gheall ar easaontas na dtonnta solais bíonn leithead an léas solais seo níos mó ná mar a chuaigh sé isteach sa mheán, rud a chruthaíonn leathnú.

I gcás scaipthe, dá fhad an t-achar tarchurtha comhartha optúla, is tromchúisí a bheidh an leathnú. Is é an toradh ná saobhadh comhartha agus meath ar fheidhmíocht ráta earráide giotán, rud a chuireann isteach go mór ar chaighdeán tarchurtha faisnéise.

Conas tionchar an scaipthe ar chumarsáid a sheachaint?

3. Conas tionchar scaipthe a sheachaint?

Tar éis tréimhse fada taiscéalaíochta agus taighde, fuair daoine bealach chun cúiteamh a úsáid chun caillteanas scaipthe a chothromú. I measc modhanna cúitimh éagsúla, is modh cúitimh scaipthe an-aitheanta é teicneolaíocht snáithín cúitimh scaipthe.

Ceann de na modhanna cúitimh scaipthe: snáithín cúiteamh scaipthe DCF

I ngnáthchórais snáithíní optúla aon-mhodh, tá scaipeadh dearfach ard ag 1550nm ag tonnfhad oibriúcháin an tsnáithín optúil.

Saintréithe scaipthe dearfach: De réir mar a mhéadaíonn an tonnfhad, laghdaítear an t-innéacs athraonta de réir a chéile.

De réir smaoineamh an chúitimh, ní mór scaipeadh diúltach a chur leis na snáithíní optúla seo le haghaidh cúitimh scaipthe chun a chinntiú go bhfuil scaipthe iomlán na líne snáithíní optúla iomlán thart ar nialas. Is cineál nua snáithín aon-mhodh é an snáithín cúitimh scaipthe (DCF) atá deartha go príomha le haghaidh an tonnfhad 1550nm. Tá ard-scaipeadh diúltach aige ag 1550nm (tá tréithe scaipthe diúltach agus scaipthe dearfach os coinne), agus is féidir é a úsáid i ngnáthcháblaí snáthoptaice aon mhodha. Déantar cúiteamh scaipthe sa chóras snáithíní optúla. Mar a léirítear san fhigiúr thíos, tá suim na scaipthe dearfacha agus diúltacha cúitithe ag druidim le nialas ag 1550nm.

Seo a leanas an fhoirmle le haghaidh snáithín cúitimh scaipthe a chuirtear i bhfeidhm ar shnáithín aon-mhodh.

D(Mar)L+Dc(Mar)Lc=0

Is é D( λ s) an comhéifeacht scaipthe de shnáithín aonmhóid ag tonnfhad oibriúcháin λ s

Is é dc( λ s) comhéifeacht scaipthe DCF ag an tonnfhad oibriúcháin λ s

Is iad L agus LC na faid de shnáithín aonmhód traidisiúnta agus D CF faoi seach.

In iarratais phraiticiúla, úsáidtear DCF agus snáithín aon-mhód i sraith sa líne tarchurtha chun scaipeadh dearfach snáithíní mód aonair a chúiteamh ag tonnfhad optúil 1550nm, ionas go leathnófar an t-achar sealaíochta agus go laghdófar caillteanas, ionas go n-éireoidh sé ard-. luas, mór-acmhainn, agus fad-achair cumarsáide. Mar a léirítear thíos:

Mar chúiteamh scaipthe, tá na buntáistí seo a leanas ag DCF:

Tá an éifeacht cúitimh iontach agus oibríonn an córas go cobhsaí.

Tá an oibríocht simplí agus is féidir an snáithín cúitimh a nascadh go díreach leis an gcóras tarchurtha chun cúiteamh a bhaint amach.

Tá an méid cúitimh scaipthe inrialaithe de réir mar is gá agus is féidir é a choigeartú de réir mar is gá de réir an mhéid cúitimh iarbhír a theastaíonn ón gcóras tarchurtha.

Fógra:

De réir mar a thaistealaíonn an comhartha optúil níos faide ar an líne tarchurtha, tarlóidh caillteanais eile, amhail caolú líne. Chun maolú líne a sheachaint, ní mór smaoineamh ar aimplitheoir snáithín dópáilte erbium EDFA (Aimplitheoir Snáithín Erbium-Doped) a úsáid.