Lite spørsmål om lys..

[WaterMarked]

Fikk bare en liten tåpelig tanke her jeg sitter trøtt og sløv.

Kan man få lys til å reflektere frem og tilbake, la meg prøve og gi et enkelt eksempel.

Viss man hadde hatt en feks firkantet boks som besto av reflekterende materiale og ei lykt inni. Viss man hadde skrudd på lyset i 1sekund og slått den av, kunne det enda vært lys inni denne boksen?

:!:

[SeaLion]

I teorien er svaret i ja, men det forutsetter at speilflatene er perfekte og med speiloverflatemolekyler som sitter såpass tett at fotonene ikke kan slippe ut mellom dem.

 

Men et slikt superdupert speilmateriale finnes ikke i virkeligheten, så i praksis ville speilboksen bli tømt for lys svært raskt på grunn av lekkasje.

 

Imidlertid er ikke idéen din dum, for man bruker nesten samme framgangmåte for å forsterke laserlys. Ved å la lyset fra laserlyskilden reflektere fram og tilbake inne i et kammer med bare en tynn åpning i den ene retningen så får man en svært konsentrert og energirik laserstråle som resultat.

[ddd-king]

Som Sealion har nevnt over mister man lys ved lekasje. Et annet fenomen som er enda viktigere er absorpsjon, fotoner gir fra seg energi til atomene i speiloverflatene. Dette går så til varme, og forsvinner til omgivelsen.

 

Det er ikke uvanlig at speil har en refleksjon på 0.9999. det vil si at 0.1 promille av lyset vil forsvinne etter hver refleksjon. Dette skjer ved alle vegger. La oss si at boksen er 10cm^3. I løpet av 1s vil lyset treffe veggene vanvittig mange ganger, og hver gang mister lyset 0.1 promille av lyset. Antall treff er tilnærmet 300 000 000/0.2 = 1.5E9 ganger.

 

Lyset vil derfor forsvinne lenge før dette antallet refleksjoner har nådd, og du vil ikke kunne se. Med en gang du lager en åpning forsvinner lyset ut.

 

I laser har de et medium med forsterkning slik at tapene i speilene og på veien mellom dem kan kompenseres for.

[aspic]

I fiberkabler vert jo lys brukt for å sende informasjon. Her går det ut på at lyset vert totalreflektert mellom veggane gjennom kablane, kvifor absorberar ikkje veggane lyset på same måte i desse kablane som i dømet ditt ddd-king? =o

[ddd-king]

I fiberkabler vert jo lys brukt for å sende informasjon. Her går det ut på at lyset vert totalreflektert mellom veggane gjennom kablane, kvifor absorberar ikkje veggane lyset på same måte i desse kablane som i dømet ditt ddd-king? =o

8324707[/snapback]

 

Du er på totalt bærtur nå!

I optisk telekom er det to fundamentale egenskaper ved waveguide som begrenser hastigheter.

 

1) Dispersjon. Lys med forskjellige bølgelengder beveger seg forskjellige hastigheter. Dette skyldes at brytingsindeksen i glasset som kjernen til fiberen er bølgelengdeavhengig. Dette gjør at lyspulser som beskriver (signal=lys, ikke signal=mørk) blir bredere fordi de trege komponenente av frekvensspekteret kommer senere enn de raske komponentene. Dette begrenser hvor tett pulser kan sendes, før det blir overlapp i mottaker enden. Denne dispersjonen er beskrevet med en sum av "waveguide dispersion" og "material dispersion". Det finnes to typer dispersjon til. Man bruker dispersjonkompenserende fiber for å redusere hastighetene til frekvenskomponenter som beveger for fort. Dette gjøres ved å øke waveguide dispersion (som har negativt fortegn). Dette fører til mange morsomme brytningsindeksprofiler.

 

2) Absorpsjon. Hoved problemet er OH-ioner i glass(SiO2) som absorberer lys med en kraftig peak (noen mindre i nærheten også) mellom 1310nm og 1550nm. Bedre produksjonsteknikk har fjernet mye av disse ionene og gjort et stort tilgjengelig band fra tett under 1310 til 1600nm. Går man over 1550nm blir det Rayleigh scattering som dominerer. Dette fører til at man har minimum absorpsjon ved 1550nm som er rett under 0.2dB/km.

Dette begrenser store avstander, fordi man taper så mye lys slik at støyen i mottakeren ikke er shot noise, men elektronikk-/detektor-støy. Signal/støy forholdet går ned og man øker også BER (bit error rate).

Men de er så smarte at de doper glasset i kjernen til fiberen med Erbium-ioner, Er2+. Disse blir pumpet ved 980nm/1480nm diodelaser. Dette fungerer som gain medium ved at photoner som bærer signal blir kopiert ved stimulated emission. Men samtidig får man også økt støy ved amplified spontaneous emission (ASE) og reduserer S/N.

 

Det er andre tap i en optisk fiber også. En full forståelse må man løse Maxwell's likninger i skalar-form i sylinderkordinater og bruke riktige grensebetingelser. Ja, det er tap i optiske fiber (absorpsjon,radiative loss og scattering...).

[ddd-king]

I fiberkabler vert jo lys brukt for å sende informasjon. Her går det ut på at lyset vert totalreflektert mellom veggane gjennom kablane, kvifor absorberar ikkje veggane lyset på same måte i desse kablane som i dømet ditt ddd-king? =o

8324707[/snapback]

 

Lyset er ikke reflektert på den måten man lett har for å tro.

Fenomenet heter total internal reflection (TIR). Løser man Maxwells ligninger vil man se at styrken på E-feltet avtar på formen exp(-g*r) hvor r er radius fra senter og g er en konstant som man kommer frem til ved å sette inn riktige grensebetingelser.

 

Dette feltet kalles Evanescent field:

Det går mest lys i kjernen og litt i kappen. Forskjellige moder har forskjellige feltfordelinger (andel i kjernen og andel i kappen). Farten i kappen er raskere enn i kjernen. Dette fører til forskjellige modehastigheter. Dette er forklaringen på multimode dispersion i multimode step index fiber som støttar flere moder.

[aspic]

Oki, vil ikkje seia eg har noko doktorgrad innan emnet Takk for meget utfyllande og informativ post ddd-king

[mmm320]

Når det først snakkes om laser, går det ann å lage sin egen hjemmelagde laser?

[ddd-king]

Når det først snakkes om laser, går det ann å lage sin egen hjemmelagde laser?

8330621[/snapback]

Nei,

svært vanskelig og dyrt.

[ddd-king]

Oki, vil ikkje seia eg har noko doktorgrad innan emnet Takk for meget utfyllande og informativ post ddd-king

8330609[/snapback]

 

No problem