Materiaalidispersion

Materiaalidispersion ehk dispersioon on nähtus, kus materjali refraktsiooniindeks n sõltub valguse lainepikkusest. Erinevate lainepikkuste valgus levib materjalis erineva kiirusega, mis tekitab kromaatilise dispersiooni ning võib põhjustada pulsi pikkuse muutumist ja optiliste süsteemide kujutise kvaliteedi halvenemist.

Põhjused ja kirjeldus: Peamised põhjused peituvad materjali elektronilise polarisatsiooni reageerimises resonantside läheduses ja absorptiooni omadustes. n(λ) muutub lainepikkuse funktsioonina ning selle sõltuvus on tugevam resonantsipiirkondades. Refraktsiooniindeks n(λ) on tavaliselt kirjeldatav Sellmeier'i võrrandiga: n^2(λ) = 1 + (B1 λ^2)/(λ^2 - C1) + (B2 λ^2)/(λ^2 - C2) + (B3 λ^2)/(λ^2 - C3). Abbe number ν_d = (n_d - 1)/(n_F - n_C) iseloomustab dispersiooni ulatust; suurem ν_d tähendab tavaliselt väiksemat dispersiooni.

Tagajärjed ja mõõtmine: Materiaalidispersion põhjustab kromaatilist aberratsiooni optilistes läätsedes ning pulsi levikut kiudoptilistes süsteemides. Grupikiiruse dispersioon (group velocity dispersion) kirjeldab, kuidas erinevad lainepikkused levivad erineva grupikiirusega. Spektri alue, kus dispersion on märgatavalt suur, võib nimetada zero-dispersion lainepikkuseks, kus netodispersioon on minimaalne või null.

Kontroll ja rakendused: Dispersiooni saab vähendada või kompenseerida, valides materjale sobiva dispersiooniga või kombineerides erinevaid materjale (achromaatlased läätsed), kasutades prisma paare või dispersioonikompensatsiooniköite. Kiudoptilises sidevõrgus on oluline dispersioonikorraldus ning mitmesuguseid lahendusi rakendatakse pulsi kuju ja darbi kontrollimiseks. Materiaalidispersioni mõistmine on keskne optilise disaini ja kiudtehnoloogia jaoks.