بخشی از مقاله
چکیده- در این مقاله قصد داریم تا با روش کوپل دو منشوری نور لامپ هالوژن-دوتریوم را در یک موجبر مسطح که از دو لایه پوسته با پلیمر PVA و یک لایه هسته که از دوپ کردن رنگینه ی DR1 با پلیمر PMMA به روش میهمان-میزبان ساخته شده کوپل کنیم. سپس با استفاده از لیزرNd:YVO4 که طول موج آن به ناحیه ی جذب رنگینه نزدیک است را به دو قسمت تقسیم کرده و پس از تلاقی دادن این دو بر روی موجبر, یک توری - تداخل دو پرتویی - در جهت عمود بر موجبر ایجاد کنیم و آن را به یک فیلتر توری براگ موجبری تبدیل کنیم.
-1 مقدمه
در سه دهه ی گذشته تکنولوژی توری های براگ فیبری به طور پیوسته رشد پیدا کرده، به طوری که جایگاه خود را در میان مولفه های اپتیکی استاندارد در سنسورها، مخابرات و لیزرها پیدا کرده است. از طرفی در مقایسه با مواد سیلیکونی که حساسیت نوری بسیار پایینی دارند، رنگینه های آلی و پلیمرها به طور ذاتی به نور حساس اند که برای اولین بار توسط تاملینسون1در سال 1970 گزارش شد. [1] او تغییر ضریب شکست در PMMA وقتی که در معرض تابش نور UV با طول موج 325nm قرار گرفت را ثبت کرد.
بعد از 30 سال در سال 1999 ژانگ2اولین توری براگ در فیبر پلیمری را تولید کرد. [2] در اینجا ما قصد داریم تا یک توری براگ موجبری به روش تداخل دو پرتویی برروی موجبر تخت پلیمری ایجاد کرده و از آن برای عمل فیلتراسیون طول موجی استفاده کنیم. در اینجا طرح تداخلی ناشی از دو پرتو، ضریب شکست های متناوبی را بر روی موجبر ایجاد می کند که سبب فیلتر شدن چند ناحیه ی طول موجی می شود.
-2 بخش تئوری
در روش تداخل دو پرتویی پرتوی لیزر به دو قسمت مساوی تقسیم شده و با هم تلاقی داده میشود. نمونه را در محل تلاقی قرار میدهند تا طرح تداخلی ایجاد شده، هستهی موجبر را تحتتاثیر قرار دهد و ضریب شکست آن را بهطور متوالی تغییر کند. توجه کنید که هستهی موجبر باید نسبت به طولموج لیزر فرودی حساس باشد. حال تداخل دو موج تخت را در اینجا بررسی می کنیم. برای مثال ، اگر = 30 باشد تناوب برابر 2 است . از این رو تداخل دو موج تخت مایل می تواند به عنوان روشی برای چاپ الگوی متناوب با دقت بالا برای استفاده به عنوان توری براگ به کار گرفته شود. همچنین روشی برای سنجش زاویه ی یک موج از طریق مخلوط کردن آن با یک موج مرجع و ثبت توزیع شدت حاصله است که اساس کار هولوگرافی می باشد.
حال اگر این طرح تداخلی به صورت عمودی بر روی موجبر تخت تابیده شود می تواند به عنوان یک توری براگ موجبری استفاده شود. یک توری براگ موجبری به طور ساده برای یک گستره باریک طول موجی مانند آینه عمل می کند اما برای سایر طول موج ها شفاف است. این طول موج خاص با ایجاد یک تغییر متناوب در ضریب شکست هسته موجبر انجام می شود. اگر طول موج انتشاری در توری براگ موجبری، از مرتبه گام تغییرات ضریب شکست توری براگ باشد همه ی مولفه های انعکاس پیدا کرده تداخل سازنده خواهند داشت - در حالی که امواج جلو رونده تداخل ویرانگر می کنند - در نتیجه این طول موج انعکاس می یابد.
-3 مواد وچیدمان آزمایش
برای پوسته موجبر از پلیمر پلی ونیل الکل - PVA - که در آب به خوبی حل می شود استفاده شد. برای هسته ی موجبر هم از فرآیند میهمان -میزبان - 5% - PMMA-DR1 استفاده شد وحلال آن دی کلرو متان است که پلیمر PMMA نقش میزبان را داشت. تمام این مواد از شرکت آلدریچ خریداری شده است. برای لایه نشانی لایه های پوششی از روش Drop casting استفاده شد. در این روش محلول حاوی پلیمر PVA با استفاده از قطره چکان روی سطح ریخته می شود و دلیل آن این است که باید ضخامت این ناحیه نسبتا زیاد باشد تا نور پس از برخورد با این نواحی نتواند به خارج از موجبر نفوذ کند.[5] - این عمل باید حتما زیر هود انجام شود - سرانجام حلال خشک شده و حل شونده با ضخامتی به نسبت زیاد - چند ده میکرون - روی سطح باقی می ماند.
برای لایه نشانی لایه میانی از روش Dip-coting استفاده شد. در این روش محلول حاوی رنگینه DR1 را در یک ظرف به حجم25 میلی لیتر ریخته و توسط یک نگهدارنده که توسط یک موتور بالا و پایین می رود، نمونه را داخل محلول کرده و دوباره از آن خارج می کنیم. در اینجا برای ایجاد طرح تداخلی بر روی موجبر از لیزر ND: YV 4 با طول موج 532nm استفاده کردیم. وقتی یک فیلم میدهد. در اثر این فوتوایزومریزاسیون و به تبع آن باز جهتگیری کروموفورهای آزو بنزن، ضریب شکست در راستاهای قطبش نور تابیده شده و عمود برآن در ماده تغییر میکند و با قطع نور لیزر این فرآیند به حالت اولیه بازگشت پیدا می کند. از آنجا که تغییر ضریب شکست به شدت نور لیزر ND: YV 4 وابسته است این فرایند جز فرایند های غیر خطی محسوب شده و توری القایی از روی موجبر از بین می رود. حال، چون ما در اینجا با طرح تداخلی روبرو هستیم ضریب شکست به طور دوره ای تغییر می کند.
