تخيلوا لو لم تعد الألياف البصرية مجرد خيوط زجاجية، ولكن بدلا من ذلك تحتوي على هياكل مجهرية قادرة على التلاعب بدقة الضوء.هذه الرؤية أصبحت حقيقة من خلال تكنولوجيا الألياف الكريستالية الفوتونية، الذي يستفيد من الخصائص الفريدة من بلورات الفوتونات لتجاوز قيود الألياف التقليدية،وتطبيقات الاستشعار.
تم تصورها لأول مرة في عام 1996 من قبل الباحثين في جامعة باث، وتمثّل ألياف الكريستال الفوتونية ابتعادًا أساسيًا عن الألياف البصرية التقليدية.على عكس الألياف التقليدية التي تعتمد على اختلافات مؤشر الانكسار بين مواد الأساس والطلاء، تتحكم أجهزة PCF في انتشار الضوء من خلال الهياكل الدقيقة المرتبة بدقة (عادة فتحات الهواء) في مقاطعها العرضية.
منذ إنشائها ، تنوعت تكنولوجيا PCF إلى عدة أنواع متخصصة:
تقع أجهزة الكمبيوتر المحمولة في فئتين أساسيتين بناءً على آليات احتجاز الضوء:
ملفات البيانات المرجعية التي تقودها المؤشر:يحتوي على جوهر مع معدل انكسار متوسط أعلى من الغطاء ، ويتحقق عادةً عن طريق إدخال ثقوب هوائية في منطقة الغطاء.بينما تعمل على مبادئ انعكاس داخلي كامل مماثلة للألياف التقليدية، تسمح أجهزة PCF الموجهة بالمؤشر بإغلاق الضوء بشكل أقوى من خلال اختلافات أكبر في مؤشر الانكسار الفعال ، مما يجعلها مثالية للأجهزة البصرية غير الخطية والألياف التي تحافظ على الاستقطاب.
الكاميرا الفوتونية:يحصر الضوء من خلال تأثيرات الفجوة الفوتونية التي تم تصميمها بعناية والتي تمنع انتشار الضوء في الغطاءهذا النهج يمكن أن يقود الضوء حتى في مؤشر انكسار منخفض أو النوى المجوفةالألياف ذات النواة المجوفة تقدم مزايا فريدةبما في ذلك الإرسال على أطوال موجة غير متوافقة مع المواد الصلبة وإمكانية تطبيقات استشعار الغازات عن طريق إدخال محلولات في قلب الهواء.
الألياف الكريستالية الفوتونية تظهر العديد من الخصائص المتفوقة:
وقد مكنت الخصائص الفريدة لـ PCFs من تطبيقات متنوعة:
إن تصنيع الألياف المتعددة الأشكال يتبع عمليات مماثلة للألياف التقليدية ولكن مع تعقيد أكبر:
تصنيع الطلاء المسبق:يتم إنشاء نماذج مسبقة على نطاق السنتيمتر مع بنيات صغيرة محددة ، عادةً عن طريق تراكم أنابيب مجوفة تتصاعد إلى قنوات هوائية مرتبة أثناء التسخين.تصاميم غير دورية مبكرة تستخدم تقنيات الحفر / الطحن.
رسم الألياف:يتم رسم الأشكال المسبقة المحمية في الألياف على نطاق ميكرو مع الحفاظ بدقة على نسبة الهيكل الميكرو.
في حين أن السيليكا لا تزال المادة المهيمنة، الباحثون يبحثون في الزجاج عالية غير خطية، البوليمرات (لالتطبيقات الاستشعار فعالة من حيث التكلفة / الإضاءة) ،زجاجات الكالكوجينيد لتطبيقات الأشعة تحت الحمراء الوسطى.
يواصل مجال أجهزة المعلومات والاتصالات التطور مع العديد من التطورات الواعدة:
وتشمل التحديات التقنية الحالية:
على الرغم من هذه التحدياتالألياف الكريستالية الفوتونية تمثل تكنولوجيا بصرية تحويلية تستمر في إعادة تعريف قدرات التلاعب بالضوء عبر التطبيقات العلمية والصناعية.
تخيلوا لو لم تعد الألياف البصرية مجرد خيوط زجاجية، ولكن بدلا من ذلك تحتوي على هياكل مجهرية قادرة على التلاعب بدقة الضوء.هذه الرؤية أصبحت حقيقة من خلال تكنولوجيا الألياف الكريستالية الفوتونية، الذي يستفيد من الخصائص الفريدة من بلورات الفوتونات لتجاوز قيود الألياف التقليدية،وتطبيقات الاستشعار.
تم تصورها لأول مرة في عام 1996 من قبل الباحثين في جامعة باث، وتمثّل ألياف الكريستال الفوتونية ابتعادًا أساسيًا عن الألياف البصرية التقليدية.على عكس الألياف التقليدية التي تعتمد على اختلافات مؤشر الانكسار بين مواد الأساس والطلاء، تتحكم أجهزة PCF في انتشار الضوء من خلال الهياكل الدقيقة المرتبة بدقة (عادة فتحات الهواء) في مقاطعها العرضية.
منذ إنشائها ، تنوعت تكنولوجيا PCF إلى عدة أنواع متخصصة:
تقع أجهزة الكمبيوتر المحمولة في فئتين أساسيتين بناءً على آليات احتجاز الضوء:
ملفات البيانات المرجعية التي تقودها المؤشر:يحتوي على جوهر مع معدل انكسار متوسط أعلى من الغطاء ، ويتحقق عادةً عن طريق إدخال ثقوب هوائية في منطقة الغطاء.بينما تعمل على مبادئ انعكاس داخلي كامل مماثلة للألياف التقليدية، تسمح أجهزة PCF الموجهة بالمؤشر بإغلاق الضوء بشكل أقوى من خلال اختلافات أكبر في مؤشر الانكسار الفعال ، مما يجعلها مثالية للأجهزة البصرية غير الخطية والألياف التي تحافظ على الاستقطاب.
الكاميرا الفوتونية:يحصر الضوء من خلال تأثيرات الفجوة الفوتونية التي تم تصميمها بعناية والتي تمنع انتشار الضوء في الغطاءهذا النهج يمكن أن يقود الضوء حتى في مؤشر انكسار منخفض أو النوى المجوفةالألياف ذات النواة المجوفة تقدم مزايا فريدةبما في ذلك الإرسال على أطوال موجة غير متوافقة مع المواد الصلبة وإمكانية تطبيقات استشعار الغازات عن طريق إدخال محلولات في قلب الهواء.
الألياف الكريستالية الفوتونية تظهر العديد من الخصائص المتفوقة:
وقد مكنت الخصائص الفريدة لـ PCFs من تطبيقات متنوعة:
إن تصنيع الألياف المتعددة الأشكال يتبع عمليات مماثلة للألياف التقليدية ولكن مع تعقيد أكبر:
تصنيع الطلاء المسبق:يتم إنشاء نماذج مسبقة على نطاق السنتيمتر مع بنيات صغيرة محددة ، عادةً عن طريق تراكم أنابيب مجوفة تتصاعد إلى قنوات هوائية مرتبة أثناء التسخين.تصاميم غير دورية مبكرة تستخدم تقنيات الحفر / الطحن.
رسم الألياف:يتم رسم الأشكال المسبقة المحمية في الألياف على نطاق ميكرو مع الحفاظ بدقة على نسبة الهيكل الميكرو.
في حين أن السيليكا لا تزال المادة المهيمنة، الباحثون يبحثون في الزجاج عالية غير خطية، البوليمرات (لالتطبيقات الاستشعار فعالة من حيث التكلفة / الإضاءة) ،زجاجات الكالكوجينيد لتطبيقات الأشعة تحت الحمراء الوسطى.
يواصل مجال أجهزة المعلومات والاتصالات التطور مع العديد من التطورات الواعدة:
وتشمل التحديات التقنية الحالية:
على الرغم من هذه التحدياتالألياف الكريستالية الفوتونية تمثل تكنولوجيا بصرية تحويلية تستمر في إعادة تعريف قدرات التلاعب بالضوء عبر التطبيقات العلمية والصناعية.
