پراکندگی های کشسان

پراکندگی نور از جمله پدیده هائی است که به طور روزمره با آن سر و کار داریم و باعث دیده شدن اجسام پیرامون ما می شود . هنگامی که یک دسته پرتو موازی به ‏سطحی نا صاف و کدر می تابند، بازتاب آنها به ‏صورت پرتوهایی است که در جهات مختلف ‏پراکنده شده و به چشم ما میرسند و به این ترتیب ما اجسام را در نتیجه ی پراکنده شدن نور از سطح آنها، می بینیم. درصورتیکه سطح تمام اجسام کاملاً صیقلی بود، بازتابهای بسیار زیاد ناشی از آن سطوح مانع می شد که آنها را به صورت کنونی شان ببینیم.
رنگ آبی آسمان، رنگ سفید ابر و فواره و همین طور رنگ ناشی از عبور پرتو لیزر از درون مایع نیز نمونه های به نسبت پیچیده تری از پدیده ی پراکندگی می باشند. تنوع شرایطی که پدیده ی پراکندگی در آنها اهمیت می یابد موجب میشود که از زوایای گوناگون به این پدیده نظر بیفکنیم. بدین منظور می توان تمام پدیده های پراکندگی را در قالب دو گروه اصلی دسته بندی کرد: پراکندگی از ذرات معلق در هوا و مایعات و همچنین پراکندگی از سطح.
پراکندگی از ذرات معلق به نوع و ابعاد ذرات بستگی دارد. اگر ذرات خیلی ریز باشند پراکندگی وابستگی طول موجی نیز خواهد داشت. به همین دلیل است که با پراکندگی نور از جو زمین، آسمان در روز به رنگ آبی و هنگام غروب به رنگ قرمز دیده میشود. برای ذرات بزرگتر و کروی، پراکندگی وابستگی کمتری به طول موج دارد مثلاً در مورد ذرات آب معلق در ابر، پراکندگی وابستگی چندانی به طول موج ندارد بنابراین تمام طول موجها به یک میزان پراکنده گشته و در نهایت ابر به رنگ سفید دیده می شود.
مدل پراکندگی نور را می توان طبق رابطه زیر به سه نوع تقسیم کرد:
/=
که در آن محیط ذره است و  تعیین کننده نوع پراکندگی می باشد.به این صورت که :
اگر<<1 باشد پراکندگی ریلی است( . ( Rayleigh scattering اگر≈ 1 باشد پراکندگی میMie scattering)) و اگر >>۱ باشد پراکندگی هندسی است.( Geometric scattering)

پراکندگی ریلی:
چون هدف بیان پراکندگی در حیطه فیبرهای نوری است توضیح راجع به این موضوع را به فیبرهای نوری محدود می کنیم. در زمان تولید فیبر مولکول ها به طور تصادفی در شیشه مذاب حرکت می کنند. حرارتی که به کار گرفته می شود انرژی حرکتی را برای مولکول ها فراهم می کند. با خنک شدن شیشه و رسیدن آن به حالت جامد مولکول ها در جای خود متوقف می شوند. این حالت باعث تغییرات موضعی در چگالی و در نتیجه باعث تغییرات در ضریب شکست شیشه فیبر می شود. این تغییرات را می توان به نقاط پراکندگی تشبیه کرد که در محیطی همگن به وجود آمده اند. اندازه این نقاط خیلی کوچکتر از طول موج نور است. به عبارتی وقتی اندازه ذره کمتر از یک دهم طول موج نور مورد استفاده باشد مقدار نور پراکنده شده به سوی منبع و خلاف جهت آن یکسان است. در این صورت به این پدیده ، پراکندگی متقارن یا پراکندگی ریلی گفته می شود.
باریکه نوری که از این ساختار عبور می کند توسط این نقاط پراکنده می شود این پراکندگی که با متناسب است، زمانی رخ می دهد که اندازه نقاط ناهمگن در مسیر باریکه نور کوچکتر از طول موج باشد.
علتی دیگر این است که وقتی ماده فیبر شامل بیش از یک اکسید باشد ممکن است تغییرات غلظت اکسیدها ی تشکیل دهنده در آن اتفاق بیفتد که در این حالت ترکیبات شیشه در نقاط مختلف آن تغییر کرده و باعث تغییرات ضریب شکست و در نتیجه پراکندگی ریلی می شوند.تلفات پراکندگی ریلی به طور تقریبی با رابطه زیر عنوان می شود:

که در این رابطه  برحسب m و L برحسب Db/km است. علامت منفی که بیانگر کاهش انرژی منتشر شده است از رابطه حذف شده است.ضریب تضعیف میدان الکتریکی از رابطه =L/0.685 بدست می آید که این ضریب هم با متناسب است.
می توان نتیجه گرفت که پراکندگی در طول موج های کوتاه کاربرد فیبر نوری را محدود می سازد. از طرفی وقتی طول موج افزایش یابد تلفات پراکندگی به شدت کاهش می یابد. این امر باعث می شود که طول موج کار همواره بیشتر از ۰٫۸ میکرومتر باشد.این پراکندگی نوعی پراکندگی متقارن به شمار می رود.

پراکندگی می:
گفتیم در پراکندگی ریلی اندازه نقاطی که پراکندگی را ایجاد می کنند خیلی کوچکتر از طول موج نور است. پراکندگی می نوعی پراکندگی است که در آن ابعاد ذرات بزرگتر از طول موج است. (مثل باکتری ها، گلبول های خون) مقدار نوری که به سوی منبع پراکنده می شود بیش از جهت مخالف است، این پدیده را پراکندگی می (Mie ) می نامند. این پراکندگی الگویی شبیه یک آنتن در یک جهت با شدت بیشتر و تیز تر در جهت رو به جلو برای ذرات بزرگتر ایجاد میکند. شدت پراکندگی می رو به جلوی آن است. پراکندگی می وابسته به طول موج نیست.در زیر نمونه ای تصویری برای بیان پراکندگی ها آمده است:

clip_image001

Mode Hopping یا پرش مدی

The phenomenon that a Laser exhibits sudden jumps of optical frequency, which are associated with transitions between different Modes of its resonator.

Mode hopping is a phenomenon which is mostly discussed in the context of single-frequency lasers. Such a laser may operate on a single Resonator mode for some time, but then suddenly Switch to some other mode. This means that this other mode suddenly takes over all the optical power; for a short while, there may be power in both modes. In multimode operation of a laser, there may also be transitions between different sets of modes. However, simultaneous oscillation on many modes is then most common, and instead of complete mode hops there are often more continuous transitions, with the Optical Power being gradually redistributed. The dynamics can be further influenced by nonlinear effects such as spatial hole burning. Mode hops can also involve higher-order modes, or modes with different Polarization in lasers with polarization-independent gain.

Diffractionپراش

Up to now we have mostly investigated the propagation
of plane waves and other waves that are not affected by
any limiting apertures. A plane wave has, e.g., an infinite
spatial extension and therefore it does not exist in
the real world. Nevertheless, if the diameter of the limiting
aperture is very large compared to the wavelength
of the light, a plane wave can be a quite good approximation
if the propagation distance is not very large. But
also in this case there are disturbances at the rim of the
wave which are called diffraction effects.

Interferenceتداخل

Interference is the property of all types of waves to form
characteristic stationary variations of the intensity by the
superposition of two or more waves. Of course, in the
case of light some conditions have to be fulfilled because
with natural light from the sun or light from a bulb it
is quite difficult to get interference effects. On the other
hand it is no problem to obtain interference effects with
the help of a laser. In fact, the condition is that the light
has to be coherent or at least partially coherent.

Luminescence Light

Electromagnetic radiation emitted by excited atoms
and molecules not in thermal equilibrium with their
surroundings typically exhibits much narrower spectra
than black-body radiation, and is called luminescence.
The excitation could come from any number
of energy sources: energetic electrons (cathodoluminescence),
light (photoluminescence), applied electricfields (electroluminescence), sound waves (sonoluminescence),
or chemical reactions (chemiluminescence).
Light produced in this way exhibits a spectrum that is
indicative both of its natural frequency and line width,
and also characteristic of its environment.