CC BY
8ВКВО-202 3 СТЕНДОВЫЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН С УЧЁТОМ ФЛУКТУАЦИЙ ГЕОМЕТРИИ В ПАКЕТЕ COMSOL MULTIPHYSICS®
Бурдин А.В. 12,3, Евтушенко А.С. 2*, ДашковМ.В. 2
1 АО «НПО ГОИ им. С.И. Вавилова», г. Санкт-Петербург 2 Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики, г. Самара 3 Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича,
г. Санкт-Петербург * E-mail: [email protected] DOI 10.24412/2308-6920-2023-6-406-407
В последнее десятилетие активно изучаются новые методы увеличения пропускной способности волоконно-оптических линий передач. Одним из направлений исследований в данной сфере является разработка микроструктурированных оптических волокон (англ.: microstructured optical fibers - MOFs) / фотонно-кристаллических волокон (англ.: photonic crystal fibers - PCFs), т. к. они в первую очередь предназначены для генерации, поддержания и передачи мод с орбитальным угловым моментом (англ.: orbital angular momentum - OAM) в оптических телекоммуникационных системах, основанных на пространственных (например, модовых) методах мультиплексирования с разделением (SDM/MDM) [1,2]. Также этот тип оптических волокон заявлен как конвертер мод для уменьшения дифференциальной модовой задержки в лазерных мультигигабитных оптических сетях с применением многомодовых оптических волокон, средство компенсации дисперсии мод высших порядков и т. д.
В ходе производства опытных образцов MOF (Рис. 1) различной конструкции и их дальнейшего исследования [3-5] было выявлено, что неизбежны флуктуации размеров структурных элементов таких оптических волокон. В связи с чем возникла необходимость проведения нового этапа моделирования с учётом полученных отклонений геометрии. Целями исследования стали изучение свойств полученных оптических волокон, проверка возможности их применения в той или иной сфере эксплуатации, а также разработка методик сопряжения полученных MOF c уже существующими линиями передачи.
В ходе данного исследования учитывались такие геометрические параметры MOF как неэллиптичность сердцевин и флуктуации диаметра воздушных каналов. Было проведено моделирование образцов как со ступенчатыми, так и с градиентными профилями показателя преломления сердцевин, легированных GeO2.
Wavelength, mkm
а) б)
Рис. 2. Зависимость эффективного показателя преломления от флуктуации геометрии для фундаментальной моды (а) и моды HE4>1 (б), распространяющихся в MOF с полой кольцевой сердцевиной
ВКВО-2023- СТЕНДОВЫЕ
Были изучены и применены существующие [6], а также разработаны новые методики анализа затухания сигнала и измерение диаметра модового пятна на основе полученных распределений электрической и магнитной составляющей электромагнитной волны. Получены зависимости постоянных распространения, эффективного показателя преломления (Рис. 2) и затухания от длины волны для нескольких модовых составляющих (в диапазоне от 0.6 до 1.7 мкм). В результате было установлено, что сильнее всего влияет эллиптичность светонесущей части (сердцевины). Влияние паттерна воздушных полостей требует дальнейшего изучения, т. к. степень влияния данного фактора зависит от типа конструкции MOF.
Литература
1. Ma M.; Lian Yu.; Wang Yu.; Lu Zh. Generation, transmission and application of orbital momentum in optical fiber: a review. Frontiers in Physics 2021, 9, 77305-1 - 77305-15
2. Wang Zh.; Tu Ji.; Gao Sh.; Li Zh.; Yu Ch.; Lu Ch. Transmission and generation of orbital angular momentum modes in optical fibers. Photonics 2021, 8, 246-1 - 246-24
3. Бурдин А.В., Барашкин А.Ю., Бурдин В.А., Дашков М.В., Демидов В.В., Хохлов А.В., Тер-Нерсесянц Е.В., Матросова А.С., Пчелкин Г.А., Дукельский К.В., Евтушенко А.С., Зайцева Е.С., Исмаил Я., Йин Ю., Кузнецов А.А., Морозов О.Г., Сахабутдинов А.Ж., Петруччионе Ф., Сингх Г., Тивари М., Джаньяни В. Исследование характеристик опытного образца маломодового оптического волокна с увеличенной высотой ступенчатого профиля показателя преломления и наведенной киральностью. Труды учебных заведений связи. 2021;7(1):6-19. https://doi.org/10.31854/1813-324X-2021-7-1-6-19
4. Bourdine A.V.; Demidov V. V.; Dukelskii K. V.; Khokhlov A.V.; Ter-Nersesyants E. V.; Bureev S. V.; Matrosova A.S.; Pchelkin G.A.; Kuznetsov A.A.; Morozov O.G.; et al. Six-Core GeO2-Doped Silica Microstructured Optical Fiber with Induced Chirality. Fibers 2023, 11, 28. https://doi.org/10.3390/fib11030028
5. Bourdine A.V.; Demidov V.V.; Ter-Nersesyants E.V.; Pchelkin G.A.; Shurupov D.N.; Khokhlov A.V.; MatrosovaA.S.; Kashin A.I.; Bureev S.V.; Dashkov M.V.; Evtushenko A.S.; Zaitseva E.S.; Gizatulin A.R.; Meshkov I.K.; Dyavangoudar A.A.; Saharia A.; Tiwari M.; Vasilets A.A.; Elagin V.S.; Singh G.; Dukelskii K.V. Twisted Silica Few-Mode Hollow GeO2-Doped Ring Core Microstructured Optical Fiber. Preprints.org 2023, 2023051814. https://doi.org/10.20944/preprints202305.1814.v1
6. Md. Faizul Huq Arif, Md. Jaminul Haque Biddut. A new structure of photonic crystal fiber with high sensitivity, high nonlinearity, high birefringence and low confinement loss for liquid analyte sensing applications, Sensing and Bio-Sensing Research. Volume 12, 2017, Pages 8-14, ISSN 2214-1804, https://doi.org/10.1016/j.sbsr.2016.11.003
