حاسبة تشتت التأخير الزمني

تشتت تأخير المجموعة (GDD) هو معامل أساسي في مجال البصريات، خاصة في سياق أنظمة الليزر النبضية واتصالات الألياف الضوئية. وهو يصف كيف يختلف التأخير الزمني للنبضات الضوئية مع التردد. يمكن أن يؤدي هذا التباين إلى اتساع النبضات في الأنظمة الضوئية، مما يؤثر على أداء شبكات الاتصالات عالية السرعة وجودة تطبيقات الليزر فائقة السرعة.

الخلفية التاريخية

ينشأ مفهوم تشتت تأخير المجموعة من دراسة انتشار الموجات في الوسائط المشتتة، حيث تنتقل مكونات التردد المختلفة لحزمة الموجات بسرعات مختلفة. دراسة التشتت وتأثيراته على انتشار النبضات أساسية لفهم وتحسين أداء أنظمة الاتصالات الضوئية وتقنيات الليزر.

صيغة الحساب

تُعطى صيغة حساب تشتت تأخير المجموعة بواسطة:

\[ GDD = GVD \times L \]

حيث:

• \(GDD\) هو تشتت تأخير المجموعة بوحدة فيمتوثانية مربعة (\(fs^2\))،
• \(GVD\) هو تشتت سرعة المجموعة بوحدة فيمتوثانية مربعة لكل مليمتر (\(fs^2/mm\))،
• \(L\) هو طول الوسط بوحدة مليمتر (mm).

مثال على الحساب

إذا كان تشتت سرعة المجموعة (GVD) لوسط ما هو \(20 fs^2/mm\) وطول الوسط (L) هو \(50 mm\)، فيمكن حساب تشتت تأخير المجموعة (GDD) على النحو التالي:

\[ GDD = 20 \times 50 = 1000 \, fs^2 \]

أهمية وسيناريوهات الاستخدام

يُعد فهم وإدارة GDD أمرًا بالغ الأهمية في تصميم الأنظمة الضوئية للاتصالات السلكية واللاسلكية والليزر فائقة السرعة. يساعد في تعويض تأثيرات التشتت لضمان سلامة أشكال النبضات، وهو أمر ضروري للدقة في نقل المعلومات وجودة نبضات الليزر.

الأسئلة الشائعة

1. ما هو تشتت سرعة المجموعة؟

   • يصف تشتت سرعة المجموعة (GVD) كيف تتغير سرعة نبضات الضوء في وسط ما مع التردد. إنه مقياس للتشتت يؤثر على انتشار النبضات.

2. كيف يؤثر GDD على الأنظمة الضوئية؟

   • يؤثر GDD على الانتشار الزمني للنبضات أثناء انتقالها عبر وسط ما، مما يؤدي إلى اتساع النبضات. يمكن أن يؤدي هذا إلى انخفاض أداء أنظمة الاتصالات الضوئية ودقة تطبيقات الليزر.

3. هل يمكن تعويض GDD في الأنظمة الضوئية؟

   • نعم، تُستخدم تقنيات ومواد متنوعة، مثل ألياف تعويض التشتت والمرايا ذات النبضات الموزعة زمنيًا، لتعويض أو إدارة GDD في الأنظمة الضوئية، مما يعزز الأداء والدقة.

توفر هذه الآلة الحاسبة أداة بسيطة لحساب تشتت تأخير المجموعة في الوسائط الضوئية، مما يساعد في تصميم وتحليل الأنظمة الضوئية.