Óptica integrada, parte 1

20 mayo 2009 at 17:08 Deja un comentario

Tras unos cuantos principios básicos sobre óptica, es el momento de profundizar un poco más en términos que, cada vez más, se acercan más al tema de comunicaciones a través de fibra óptica.

Hasta ahora, lo que hemos visto ha sido ondas no guiadas, es decir, aquellas ondas que se mueven libremente. En una fibra óptica, por ejemplo, no es lo más conveniente, no es plan de perder información porque la luz vaya a su libre albedrío. Es por ello que tenemos el concepto de la onda guiada, aquella cuyo desplazamiento está limitado (por ejemplo, dentro de la fibra óptica).

En esta fórmula aparece el concepto β, en cierta manera similar al número de ondas k, como el coeficiente de propagación sobre el eje z. Esto puede verse en el frente de ondas y cómo para cada valor de θ tendremos un valor de β.

Para la óptica integrada, es preciso que contemos con las ecuaciones de Maxwell para los medios dieléctricos, donde observaremos la interacción de los campos eléctricos (E, D), magnéticos (H,B), la inducción magnética (μ) y el coeficiente dieléctrico (ε):

A partir de estas ecuaciones, obtenemos las ecuaciones de ondas:

A partir de esto, obtendremos concretamente las ecuaciones de ondas guiadas:

Aparte de esto, tendremos los campos transversales, tanto eléctricos (TE), que corresponden a la polarización perpendicular, como magnéticos (TM, que corresponden a la polarización horizontal. Los campos transversales son aquellos cuyas componentes longitudinales son 0 y son también conocidos como modos, cada una de las soluciones para la ecuación de ondas.

Los modos transversales pueden ser pares o impares, pero debido a reflexiones y la frecuencia a la que se encuentre la onda, existen modos que entran o no en un medio como la fibra óptica. Los modos, a partir de ciertas frecuencias, pasan de ser existentes a evanescentes, empezando por los modos más altos, que son los primeros en desaparecer, y así hasta los bajos. El único modo que no desaparece es TE0.

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