Преобразования модового состава излучения и методики расчета потерь оптической мощности и полосы пропускания волоконных трактов

• Автор: Котов, Иван Олегович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 192 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Введение

1.2. Многомодовые и одномодовые волоконные световоды

1.3. Волоконные неоднородности

1.4. Строгая волновая теория волоконных световодов

1.5. Лучевая модель распространения излучения в ВС

1.6. Приближенное описание ВС: модовый континуум

1.7. Нахождение РММ в многомодовых световодах

1.8. Измерение РММ в многомодовых световодах

1.9. Полоса пропускания многомодовых световодов
1.10. Выводы к Главе
Глава 2. Преобразования распределения мощности по модам (РММ)
оптического излучения в многомодовом волокне
2.1. Введение
2.2. Разбиение волоконного тракта на участки с распределенными и локальными неоднородностями (эффектами изменения РММ)
2.3. Изменение РММ на распределенных неоднородностях
2.3.1. Распределенные механизмы изменения РММ
2.3.2. Модозависимые потери
2.3.3. Адиабатические флуктуации параметров
2.3.4. Связь мод в многомодовом волокне
2.3.5. Оператор преобразования РММ для протяженного участка
волоконного тракта без локальных неоднородностей
2.3.6. Расчет изменения РММ в распределенных неоднородностях и дифференциальные модовые потери
2.4. Изменение РММ в локальных неоднородностях
2.5. Оператор преобразования РММ в локальных неоднородностях
I о
2.6. Изменение РММ при модовой фильтрации
2.7. Проблема корректной постановки вычислительной задачи
2.8. Расчеты преобразования РММ в локальных неоднородностях
2.8.1. Разница диаметров
2.8.2. Разница числовых апертур/показателей преломления
2.8.3. Различие профильных функций волокна
2.8.4. Поперечное осевое рассогласование
2.9. Выводы к Главе
Глава 3. Методика расчета потерь мощности в ММ трактах
3.1. Введение
3.2. Методика расчета потерь мощности в ММ волоконном тракте с неоднородностями
3.3. Примеры расчетов потерь мощности для важных частных случаев структуры многомодовых трактов с неоднородностями
3.3.1. Потери мощности в распределенных неоднородностях
3.3.2. Потери мощности в соединении волокон с поперечным осевым рассогласованием
3.3.3. Потери мощности в соединении градиентных волокон с разными диаметрами сердцевины
3.3.4. Потери мощности в соединении градиентных волокон с разными числовыми апертурами
3.4. Выводы к Главе
Глава 4. Методика расчета полосы пропускания ММ трактов
4.1. Введение
4.2. Расчет полосы пропускания регулярного отрезка ММ волокна
4.3. Расчет полосы пропускания ВС в составе сложного тракта
4.4. Полоса пропускания составного многомодового тракта
4.5. Широкополосность тракта с одним протяженным участком
4.6. Алгоритм расчета полосы пропускания сложного тракта

4.7. Вычисления полосы пропускания для многомодовых трактов
4.7.1. Изменение полосы пропускания с ростом дифференциальных модовых потерь
4.7.2. Зависимость полосы пропускания от РММ излучения
4.7.3. Изменение полосы пропускания тракта из-за волоконных неоднородностей
4.8. Выводы к Главе
Глава 5. Измерение параметров волоконных трактов и сравнение с расчетным моделированием
5.1. Введение
5.2. Элементная база. Лабораторная установка. Измерения СРК-параметров источников оптического излучения
5.2.1. Источники оптического излучения и их СРЛ параметры
5.2.2. Волоконные световоды
5.2.3. Оптические приемники
5.2.4. Лабораторная установка
5.3. Измерение потерь мощности на локальных неоднородностях
5.3.1. Потери в стыке с поперечным осевым рассогласованием
5.3.2. Потери в стыке волокон с разными параметрами
5.4. Измерение полосы пропускания трактов с неоднородностями
5.5. Расчетное моделирование. Анализ и сравнение теоретических и экспериментальных результатов
5.5.1. Потери оптической мощности в неоднородностях
5.5.2. Полоса пропускания многомодовых трактов
5.6. Выводы к Главе
Заключение
Приложение
Приложение
Литература
Характеристики модового состава излучения с помощью измерения кругового потока была предложена Ассоциацией телекоммуникационной промышленности TIA (Telecommunication Industry Association) в рамках работ по стандартизации измерений характеристик ММ волоконных систем [4].
В данной работе для характеристики возбудения модового состава излучения выбрана функция РММ. Поскольку любая из упомянутых характеристик может быть сведена к ней, обзор литературы во избежание путаницы представлен только в терминах функции РММ.
Работа [56] посвящена анализу потерь при стыковке двух ММ световодов с поперечным смещением, с учетом РММ излучения. В этой работе, по-видимому, впервые для решения такой задачи предлагается использовать модель //-континуума с функцией РММ p(R) и найти оператор преобразования функции РММ. Однако исследование [56] ограничивалось случаем параболических волокон одинакового диаметра, а представленные в статье аналитические выражения оператора преобразования справедливы только вблизи границы сердцевины волокна и не позволяют находить функцию РММ после стыка во всем диапазоне R (по всему поперечному сечению световода).
В работе [57] рассматриваются потери на стыке двух ММ волокон с одинаковой, но произвольной профильной функцией. При этом допускается изменение диаметров волокон, рассогласование числовых апертур, и поперечное смещение осей световодов. Анализ [57] проводится в рамках лучевой теории, но с учетом континуального изменения лучевого инварианта, который можно назвать лучевым континуумом. В частности, используется непрерывный лучевой параметр X, который можно связать с модовым параметром R по (1.15) простым соотношением
X=R2. (1.20)