Отправить статью по E-mail 
Приближенное решение для мод изогнутого оптического волокна
- Авторы: Бурдин В.1, Бурдин А.1, Прапорщиков Д.1
-
Учреждения:
- Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики
- Выпуск: Том 22, № 4 (2019)
- Страницы: 99-105
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.ssau.ru/pwp/article/view/7663
- DOI: https://doi.org/10.18469/1810-3189.2019.22.4.99-105
- ID: 7663
Цитировать
Полный текст
Аннотация
В работе представлено приближенное аналитическое решение в замкнутом виде для мод изогнутого круглого слабонаправляющего оптического волокна с произвольным профилем показателя преломления. Решение справедливо для направляемых линейно-поляризованных мод произвольных радиального и азимутального порядков. Предлагаемое решение основано на совместном использовании метода приближения Гаусса и метода стратификации, а также замене оптического волокна с радиусом изгиба, значительно превышающим радиус волокна, некоторым прямым оптическим волокном c эквивалентным профилем показателя преломления. Представлены результаты вычислений для типичного профиля показателя преломления многомодового оптического волокна с диаметрами сердцевины и оболочки 50/125. Показано, что для рассмотренных примеров степень влияния радиуса изгиба на постоянную распространения моды изогнутого волоконного световода возрастает с увеличением порядка моды. При этом, в диапазоне изменений радиуса изгиба световода, в котором выполняются условия применения предложенного приближенного аналитического решения, постоянная распространения мод за счет изгиба световода изменяется незначительно и можно полагать, что это изменение не зависит от значения радиуса изгиба.
Об авторах
В.А. Бурдин
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики
Автор, ответственный за переписку.
Email: burdin@psati.ru
А.В. Бурдин
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики
Email: burdin@psati.ru
Д.Е. Прапорщиков
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики
Email: praporschikov-de@psuti.ru
Список литературы
- Marcuse D. Field deformation and loss caused by curvature of optical fibers // Journal of the Optical Society of America. 1976. Vol. 66. № 4. P. 311–320. DOI: https://doi.org/10.1364/JOSA.66.000311.Petermann K. Microbending loss in monomode fibres // Electronics Letters. 1976. Vol. 12. № 4. P. 107–109. DOI: https://doi.org/10.1049/el:19760084.Petermann K. Fundamental mode microbending loss in graded-index and W fibres // Optical and Quantum Electronics. 1977. Vol. 9. № 2. P. 167–175. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00619896.Gambling W.A., Matsumura H., Ragdale C.M. Curvature and microbending losses in single-mode optical fibres // Optical and Quantum Electronics. 1979. Vol. 11. № 1. P. 43–59. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00624057.Marcuse D. Influence of curvature on the losses of doubly clad fibers // Applied Optics. 1982. Vol. 21. № 23. P. 4208–4213. DOI: https://doi.org/10.1364/AO.21.004208.Petermann K., Kuhne R. Upper and lower limits for the microbending loss in arbitrary single-mode fibers // Journal of Lightwave Technology. 1986. Vol. 4. № 1. P. 2–7. DOI: https://doi.org/10.1109/JLT.1986.1074620.Schermer R.T., Cole J.H. Improved bend loss formula verified for optical fiber by simulation and experiment // IEEE Journal of Quantum Electronics. 2007. Vol. 43. № 10. P. 899–909. DOI: https://doi.org/10.1109/JQE.2007.903364.Micro-bend losses of trench-assisted single-mode fibers / P. Sillard [et al.] // 36th European Conference and Exhibition on Optical Communication. 2010. P. 1–3. doi: 10.1109/ECOC.2010.5621585.Mode resolved bend loss in few-mode optical fibers / C. Schulze [et al.] // Optics Express. 2013. Vol. 21. № 3. P. 3170–3181. DOI: https://doi.org/10.1364/OE.21.003170.Heiblum M., Harris J.H. Analysis of curved optical waveguides by conformal transformation // IEEE Journal of Quantum Electronics. 1975. Vol. 11. № 2. P. 75–83. DOI: https://doi.org/10.1109/JQE.1975.1068563.Sakai J. Microbending loss evaluation in arbitrary-index single-mode optical fibers. Part I: Formulation and general properties // IEEE Journal of Quantum Electronics. 1980. Vol. 16. № 1. P. 36–44. DOI: https://doi.org/10.1109/JQE.1980.1070350.Sakai J. Microbending loss evaluation in arbitrary-index single-mode optical fibers. Part II: Effects of core index profiles // IEEE Journal of Quantum Electronics. 1980. Vol. 16. № 1. P. 44–49. DOI: https://doi.org/10.1109/JQE.1980.1070340.Lau K.Y. Propagation path length variations due to bending of optical fibers // The Telecommun. and Data Acquisition Rept. 1981. P. 28–32.Валяев А.Б., Кривошлыков С.Г. Модовый состав излучения в градиентных волноводах со случайными микроизгибами оси // Квантовая электроника. 1989. Т. 16. № 6. С. 1248–1256.Menachem Z. Wave propagation in a curved waveguide with arbitrary dielectric transverse profiles // Progress in Electromagnetics Research. 2003. Vol. 42. P. 173–192. DOI: https://doi.org/10.2528/PIER03012303.Jiang Z., Marciante J.R. Mode-area scaling of helical-core, dual-clad fiber lasers and amplifiers using an improved bend-loss model // Journal of the Optical Society of America B. 2006. Vol. 23. № 10. P. 2051–2058. DOI: https://doi.org/10.1364/JOSAB.23.002051.Shyroki D.M. Exact equivalent-profile formulation for bent optical waveguides // arXiv:physics/0605002. 2006. P. 1–6. URL: https://arxiv.org/abs/physics/0605002.Shyroki D.M. Exact equivalent straight waveguide model for bent and twisted waveguides // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2008. Vol. 56. № 2. P. 414–419. DOI: https://doi.org/10.1109/TMTT.2007.914637.Numerical analysis of bent waveguides: bending loss, transmission loss, mode coupling, and polarization coupling / B.M.A. Rahman [et al.] // Applied Optics. 2008. Vol. 47. № 16. P. 2961–2970. DOI: https://doi.org/10.1364/AO.47.002961.Burdin V.A., Bourdine A.V., Praporshchikov D.E. Based on Gaussian approximation solution for arbitrary order guided mode of optical fiber with constant curvature // Proceedings of SPIE. 2014. Vol. 9156. P. 91560E. DOI: https://doi.org/10.1117/12.2054285.Snyder A.W. Understanding monomode optical fibers // Proceedings of the IEEE. 1981. Vol. 69. № 1. P. 6–13. DOI: https://doi.org/10.1109/PROC.1981.11917.Love J.D., Hussey C.D. Variational approximations for higher-order modes of weakly-guiding fibers // Optical and Quantum Electronics. 1984. Vol. 16. № 1. P. 41–48. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00619876.Снайдер А., Лав Дж. Теория диэлектрических волноводов. М.: Радио и связь, 1987. 656 с.Бурдин А.В., Бурдин В.А. Решение для произвольной направляемой моды круглого оптического волокна на основе метода приближения Гаусса // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2011. Т. 14. № 2. С. 65–72.Clarricoats P.J.B., Chan K.B. Electromagnetic-wave propagation along radially inhomogeneous dielectric cylinders // Electronics Letters. 1970. Vol. 6. № 22. P. 694–695. DOI: https://doi.org/10.1049/el:19700482.Arnold J.M. Stratification method in the numerical analysis of optical waveguide transmission parameters // Electronics Letters. 1977. Vol. 13. № 22. P. 660–661. DOI: https://doi.org/10.1049/el:19770469.Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, рядов и произведений; 7-е изд. СПб.: БХВ-Петербург, 2011. 1232 с.Абрамовиц М., Стиган И. Справочник по специальным функциям с формулами, графиками и математическими таблицами. М.: Наука, 1979. 832 с.Двайт Г.Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы. М.: Наука, 1977. 224 с.
Дополнительные файлы
