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光通訊

聲波每秒約330公尺(每秒1200公里)的移動速度,對於人類火車、汽車等交通工具而言,實在快了很多,但相對於光移動速度,卻慢得像蝸牛一樣。光線是目前發現移動速度最快的物質,每秒高達30萬公里的速度。就是因為光有著如此高速的特性,對於通訊來說是一項重大的突破,相對於利用聲波或者電子傳輸,光通訊確實快了許多。

在光通訊應用中主要有光纖、光波導等。光纖能讓距離很遠的電腦能在短時間連結,相互傳輸訊息。傳統是以全反射特性製作的光纖,有著非線性干擾的問題,但近年來以奈米科技技術,將奈米光子晶體做為光纖的材料,改善了非線性干擾問題,讓光纖可以成功傳輸高功率與遠距離光信號。而另一項光通訊應用光波導,設計的目的是要讓光能順著我們設定方向轉彎的工具,但傳統光波導在轉彎時會產生嚴重漏失,而以光子晶體製作的光波導材料,就能解決這樣的問題。

光子晶體光纖


光子晶體若是有著適當的週期結構,以及折射率差別夠大的物質組成,就可以形成光子能隙,能隙的存在可以將特定頻率範圍的電磁波,限制無法在光子晶體中傳播,而光子晶體結構中若是具有缺陷,就可以讓光在缺陷處傳播。因此光子晶體光纖是將成束狀的光子晶體在橫切面呈現週期性排列,並將其中一條光子晶體抽換成中空或其他物質。周圍的光子晶體由於具有週期性能階關係,讓能隙頻率範圍內的電磁波無法透過週期結構,因此光僅能在抽換的部份通過,達到光纖傳輸的目的。 光子晶體光波導與光子晶體光纖原理類似,它在二維結構的光子晶體產生缺陷。由於能隙範圍的電磁波無法進入週期性結構內,僅能沿著缺陷前進,達到波導的功能。與傳導光波導不同,光子晶體光波導能避免轉彎時大幅度訊號損耗缺點。


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