Prism coupler
एक प्रिज्म कपलर एक प्रिज्म है जिसे प्रकाश की किरण में निहित शक्ति के एक बड़े अंश (जैसे, एक लेजर किरण) को एक पतली फिल्म में जोड़े जाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसे फिल्म के किनारे की सटीक पॉलिशिंग की आवश्यकता के बिना, बीम और फिल्म के किनारे की उप-माइक्रोमीटर संरेखण सटीकता की आवश्यकता के बिना, और फिल्म के लिए बीम के संख्यात्मक छिद्र से मेल खाने की आवश्यकता के बिना एक वेवगाइड के रूप में उपयोग किया जा सकता है। एक प्रिज्म कपलर का उपयोग करते हुए, एक पतली फिल्म में जोड़ी गई एक बीम का व्यास फिल्म की मोटाई से सैकड़ों गुना अधिक हो सकता है। युग्मक के आविष्कार ने एकीकृत प्रकाशिकी के रूप में जाने जाने वाले अध्ययन के क्षेत्र की शुरुआत में योगदान दिया। इतिहास प्रिज्म कपलर में अंतर्निहित सिद्धांत पहली बार सोवियत संघ में प्रकाशित हुआ था। अमेरिका में इस काम के बारे में पता नहीं था। 1969 में वाशिंगटन विश्वविद्यालय में शुबर्ट, हैरिस और पोल्की और बेल लैबोरेटरीज में स्वतंत्र रूप से टियन, उलरिच और मार्टिन ने प्रिज्म युग्मन और इसके अंतर्निहित सिद्धांत के साथ पहले प्रयोगों का वर्णन किया। यह पतली फिल्मों के उपकरण अनुप्रयोगों को ध्यान में रखते हुए किया गया था। विन्यास एक प्रिज्म युग्मक का उपयोग एक आपतित लेजर किरण से शक्ति को एक पतली परत में जोड़ने के लिए किया जाता है। फिल्म एक ग्लास माइक्रोस्कोप स्लाइड जैसे सब्सट्रेट पर स्थित होती है और इसमें आपतित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के क्रम की मोटाई हो सकती है (हरे प्रकाश के लिए 0.550 μm)। फिल्म का अपवर्तक सूचकांक कांच की स्लाइड की तुलना में अधिक बनाया गया है, फिल्म फिल्म-ग्लास इंटरफेस (और फिल्म-एयर इंटरफेस) से कुल आंतरिक प्रतिबिंब के माध्यम से प्रकाश के लिए एक अस्तरक समतलीय तरंग मार्गदर्शक के रूप में काम कर सकती है। प्रिज्म कपलर में उच्च-अपवर्तक-सूचकांक कांच का एक निकट घन और नीचे एक दूसरी पतली फिल्म होती है जो वेवगाइड फिल्म से संपर्क करती है और युग्मन दूरी पर आंशिक रूप से निर्देशित तरंग को धारण करने का कार्य करती है। प्रिज्म के नीचे की पतली परत को टनलिंग परत कहा जाता है। टनलिंग परत में वेवगाइड फिल्म की तुलना में कम अपवर्तक सूचकांक होना चाहिए और वास्तव में इसे हवा की एक परत के रूप में लागू किया जा सकता है। सुरंग परत की मोटाई एक तरंग दैर्ध्य (दृश्य प्रकाश के लिए दसियों से सैकड़ों नैनोमीटर) के एक अंश के क्रम पर होगी। प्रिज्म और टनलिंग परत को वेवगाइड फिल्म के खिलाफ दबाया जाता है। बीम प्रिज्म के सामने के चेहरे में प्रवेश करती है और प्रिज्म के प्रवेश चेहरे के विपरीत चेहरे से आधे से अधिक बीम चौड़ाई से सुरंग परत पर हमला करती है। संयुक्त कपलर और वेवगाइड संरचना के चार क्षेत्रों के अपवर्तक सूचकांकों की श्रेणी निम्नानुसार होनी चाहिएः कांच की स्लाइड और टनलिंग परत का अपवर्तक सूचकांक सबसे कम होना चाहिए, अगला गाइड फिल्म का अपवर्तक सूचकांक है, और उच्चतम प्रिज्म का सूचकांक है। एक प्रिज्म युग्मक को पारस्परिकता प्रमेय के संदर्भ में समझाया जा सकता है। पारस्परिकता प्रमेय एक आपतित किरण द्वारा पतली परत में युग्मित सापेक्ष शक्ति की गणना एक पारस्परिक समस्या के समाधान से करने की अनुमति देता है। पारस्परिक समस्या में, फिल्म में एक वेवगाइड मोड (पहली आकृति में बाईं ओर यात्रा करना) प्रिज्म कपलर पर घटना है। प्रिज्म इंटरफेस पर महत्वपूर्ण प्रकीर्णन को छोड़कर, पारस्परिक समस्या में वेवगाइड मोड एक मोड के रूप में अपने रूप को बरकरार रखता है और प्रिज्म के तहत फैलता है, शक्ति खो देता है क्योंकि यह प्रिज्म में विकिरण के कारण फैलता है। प्रिज्म में शक्ति वेवगाइड मोड के प्रसार स्थिरांक और प्रिज्म के अपवर्तक सूचकांक द्वारा निर्धारित कोण पर एक संयोजित किरण के रूप में उभरती है। प्रिज्म में विकिरण इसलिए होता है क्योंकि वेवगाइड मोड की अविकसित पूंछ प्रिज्म के निचले हिस्से को छूती है। वेवगाइड मोड टनलिंग परत के माध्यम से सुरंग बनाता है। फिल्म में प्रकाश का कुशल युग्मन तब होता है जब आपतित किरण (पहली आकृति में दिखाए गए बाईं ओर से आने वाली), जिसका मूल्यांकन प्रिज्म के निचले चेहरे पर किया जाता है, का आकार पारस्परिक समस्या में विकिरणित किरण के समान होता है। जब आपतित किरण और पारस्परिक वेवगाइड मोड दोनों में शक्ति सामान्य हो जाती है, तो भिन्न युग्मन आयाम को आपतित तरंग और विकिरणित पारस्परिक क्षेत्र के उत्पाद पर एक अभिन्न के रूप में व्यक्त किया जाता है। समाकलन एक सतह समाकलन है जो प्रिज्म के निचले चेहरे पर लिया जाता है। इस तरह के समाकलन से हम तीन प्रमुख विशेषताओं का अनुमान लगाते हैंः आपतित शक्ति के एक महत्वपूर्ण अंश में युग्मित करने के लिए, आपतित किरण को उस कोण पर पहुंचना चाहिए जो इसे वेवगाइड मोड से मेल खाने वाले चरण में प्रस्तुत करता है। फिल्म में लॉन्च किए गए वेवगाइड मोड का अनुप्रस्थ व्यवहार (प्रसार की दिशा में अनुप्रस्थ) अनिवार्य रूप से आपतित किरण का होगा। यदि सुरंग परत की मोटाई को उचित रूप से समायोजित किया जाता है, तो सिद्धांत रूप में, बीम में लगभग सभी प्रकाश को वेवगाइड फिल्म में जोड़ा जा सकता है। क्षेत्रों के लिए प्रतिनिधित्व के अनुप्रस्थ भाग को दबाना, और चित्र में x को बाईं दिशा के रूप में लेना। 1, पारस्परिक समस्या में वेवगाइड मोड नीरस रूप से घटता हुआ रूप लेता है जहाँ α (x) क्षीणन दर है और वेवगाइड मोड का प्रसार स्थिरांक है। प्रिज्म के निचले भाग में संबंधित अनुप्रस्थ क्षेत्र ए के साथ एक सामान्यीकरण स्थिरांक का रूप लेता है। आपतित किरण के अनुप्रस्थ क्षेत्र में वह रूप होगा जहाँ f (x) एक सामान्यीकृत गौसियन, या अन्य किरण रूप है, और βin आपतित किरण के प्रसार स्थिरांक का अनुदैर्ध्य घटक है। जब βin = βw होता है, तो एकीकरण से युग्मन आयाम प्राप्त होता है। महत्वपूर्ण ज्यामिति-निर्भर विवर्तनशील प्रभावों को छोड़कर, α (x) को समायोजित करने से युग्मन को एकता तक पहुंचने की अनुमति मिलती है। टिप्पणी गूस-हेंचेन बदलाव एक ऑप्टिकल बीम के केंद्र बिंदु के विस्थापन का वर्णन करता है जब यह विभिन्न अपवर्तक सूचकांक के दो अर्ध-अनंत क्षेत्रों के बीच इंटरफेस से कुल प्रतिबिंब से गुजरता है। विस्थापन आम तौर पर प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के क्रम का होता है। यदि एक सैंडविच संरचना से एक बीम के परावर्तन की जांच की जाती है जिसमें एक अर्ध-अनंत प्रिज्म, एक टनलिंग परत, एक वेवगाइड फिल्म परत और एक अर्ध-अनंत ग्लास स्लाइड होता है, तो निर्देशित तरंग के उत्तेजना के परिणामस्वरूप बदलाव बहुत बड़ा पाया जाएगा। आपतित किरण के मध्य बिंदु से ठीक परे ऊपरी (प्रिज्म) क्षेत्र को समाप्त करने से फिल्म में वेवगाइड मोड में किरण का प्रकाश फंस जाता है। आपतित बीम द्वारा निर्देशित तरंग के उत्तेजना को युग्मित मोड में एक समस्या के रूप में भी देखा जा सकता है, मोड वेवगाइड मोड और आपतित बीम के लिए एक प्रतिनिधित्व है। युग्मित मोड संरचना की एक शाखा में प्रवेश की गई शक्ति संरचना के साथ दूसरी शाखा में स्थानांतरित हो सकती है। मापन अनुप्रयोग प्रिज्म कप्लर अपवर्तक और बहुलक फिल्मों के अपवर्तक सूचकांक/द्विभाजक और मोटाई को मापने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरण हैं। चूँकि किसी पदार्थ के अपवर्तक सूचकांक संचारित विद्युत चुम्बकीय विकिरण की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करते हैं, इसलिए एक एकवर्णी लेजर का उपयोग ज्ञात अपवर्तक सूचकांक के प्रिज्म के साथ किया जाता है। लेजर बीम को प्रिज्म के एक तरफ से निर्देशित किया जाता है, झुकाया जाता है, और आम तौर पर एक फोटो डिटेक्टर में विपरीत तरफ वापस परावर्तित होता है। हालांकि, आपतित कोण थीटा के कुछ मूल्यों पर, किरण वापस परावर्तित नहीं होती है, बल्कि इसे आधार के माध्यम से फिल्म के नमूने में प्रेषित किया जाता है। इन कोणों को "मोड कोण" कहा जाता है। एक कंप्यूटर-संचालित रोटरी टेबल लेजर के आपतित कोण को बदल देता है। पाया गया पहला मोड कोण अपवर्तक सूचकांक को निर्धारित करता है, और एक मोड से दूसरे मोड में कोण का अंतर नमूने की मोटाई को निर्धारित करता है। प्रिज्म कप्लर वेवगाइड के क्रॉस-सेक्शन (एज कपलिंग) को उजागर किए बिना वेवगाइड के अंदर और बाहर प्रकाश को जोड़ने की भी अनुमति देते हैं। इसे प्राप्त करने के लिए वेवगाइड में mth मोड के प्रसार स्थिरांक और वेवगाइड सतह से सामान्य कोण पर आपतित प्रकाश के बीच एक चरण मिलान स्थिति की आवश्यकता होती है। प्रिज्म के अपवर्तन का सूचकांक कहाँ है। जहाँ हवा का सूचकांक (~ 1) है और वेवगाइड का प्रसार स्थिरांक है। एक निर्देशित मोड रखने के लिए,। इसका मतलब यह होगा कि जो संभव नहीं है। संदर्भ प्रिज्म (प्रकाशिकी)