Tentamen i Fysik för MTI 5A1225 000606
Alla hjälpmedel utom sådana som innebär kontakt med andra levande varelser är tillåtna. Uppgifterna är inte ordnade i svårighetsgrad. Tänk på att även en ansats på ett tal kan ge delpoäng. 2.5p erfordras för godkänt
Altitun heter ett ungt (i alla avseenden) företag som startats och drivits av KTH-forskare. Företaget gör avstämbara lasrar för telekommunikation dvs sådana där man kan ändra våglängden (för att kunna skicka data i flera kanaler -en kanal per våglängd). Företaget såldes nyligen till amerikanska intressenter för drygt 8 miljarder.
1
Halvledarlasrar (som är företagets produkt) är ca 0.1mm långa och har brytningsindex ca 4. Vågorna i lasern går fram och tillbaka, vilket medför att bara vissa våglängder är tillåtna. Ungefär hur långt är det mellan (uttryckt i nm) sådana tillåtna våglängder om de ligger runt 800nm (i luft)?
2
När man använder halvledartasrar i telesammanhang används ofta faradayrotatorer för att hindra reflexer från att komma tillbaka in i lasern. Dessa består av en spole lindad runt en optisk fiber. Fältet inuti spolen (dvs där fibern är) måste vara av storleksordning 0.5T, dvs ganska starkt. Föreslå en spoltyp (lång, kort, toroid...?) om man vill att så lite som möjligt av fältet ska läcka ut. Hur många varv per meter ska den ha om tvärsnittsarean ska vara 8.0mm˛? I=1A
Fibern omöjliggör järnkärna.
3
Ljuset som går i fibern leds alltså i olika våglängder för olika samtal (kallas våglängdsmultiplexning). När ljuset kommit fram till mottagarstationen vill man dela upp de olika kanalerna (våglängderna) igen så att varje samtal kan nå till sin fiber till sin mottagare. Beskriv hur du tror att en sådan våglängdsuppdelning kan ske.
(Komponenter, skiss över uppställning)
OBS Enbart att ange huvudkomponenten ger poäng.
4
När man vill koppla ljus från en laser till en fiber används ofta två linser (pga av sfärisk aberration, men det behöver Du inte bekymra dig om). Antag att vi har en utkopplingsfläck från lasern som är 3.0µm i diameter och vill avbilda den mot en fiber med mindre radie. Vi använder då två linser, den första med fokallängd 6.4mm och den andra med 2.3mm fokallängd. Lasern ligger i fokus till den första linsen och avståndet mellan dem är 6.8mm. Var ska fiberänden placeras och hur stor blir bilden av utkopplingsfläcken där?
5
I de halvledarmaterial de är gjorda av är resistiviteten ofta varierande med position. Härled själv (!!!!!!!!) ett uttryck för spänningen i en tråd av längd L, tvärsnittsyta A, resistivitet
r(x) där strömmen I framflyter. (x utmed tråden)Ledning: Vad blir spänningen över en längdsnutt? ...och vad var det nu för samband mellan mikroskopiska och makroskopiska storheter. dU=....