Анализ возбуждения и распространения мод лазерного излучения в оптическом волокне со ступенчатым профилем показателя преломления

• Автор: Гаврилов, Андрей Вадимович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 139 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Метод распространяющегося пучка, модифицированный для сред с изменяющимся показателем преломления
1.1 Волноводы с изменяющимся показателем преломления
1.2 Особенности конечно-разностного метода распространяющегося пучка и область его применения
1.3 Физические процессы в волноводах с изменяющимся поперечным распределением показателя преломления
1.4 Обобщенные однонаправленные уравнения Гельмгольца
1.5 Модификация метода распространяющегося пучка для сред с изменяющимся показателем преломления
1.6 Различие моделей классического и модифицированного методов распространяющегося пучка на примере среды с изменяющимся
показателем преломления
Выводы
Глава 2. Возбуиздение мод высоких порядков в ступенчатом
оптическом волокне с помощью фазового дифракционного
оптического элемента на торце волокна
2.1 Дифракционные оптические элементы на торце волокна
2.2 Моделирование возбуждения мод ступенчатого волокна с
помощью микрорельефа на торце
2.3 Исследование возбуждения мод высоких порядков Гауссовым пучком
2.4 Исследование влияния технологических погрешностей на возбуждение мод высоких порядков Гауссовым пучком
2.4.1 Изменение радиуса перетяжки освещающего пучка
2.4.2 Сдвиг освещающего пучка от оси волновода
2.4.3 Сдвиг микрорельефа относительно оси волновода
2.4.4 Искажение высоты микрорельефа

2.5 Исследование возбуждения мод высоких порядков пучком с плоским волновым фронтом и равномерным распределением мощности
2.6 Исследование влияния технологических погрешностей на возбуждение мод высоких порядков пучком с плоским волновым фронтом и равномерным распределением мощности
2.6.1 Сдвиг микрорельефа относительно оси волновода
2.6.2 Искажение высоты микрорельефа
2.7 Гибридные волноводно-дифракционные элементы для возбуждения мод
2.8 Возбуждение мод ступенчатого волокна с помощью изменения
показателя преломления волокна
Выводы
Глава 3. Анализ распространения лазерного пучка в волокне с микроизгибом
3.1 Волокна с микроизгибами и их использование в датчиках микроперемещений
3.2 Модель волокна с микроизгибом
3.3 Процедура моделирования распространения пучка в волокне с микроизгибом
3.4 Влияние микроизгиба на характеристики распространяющегося излучения
3.5 Сравнение чувствительности многомодового и одномодового ступенчатого волокна к микроизгибам
3.6 Векторные преобразователи микроперемещений, основанные на
применении мод высоких порядков
Выводы
Заключение
Список использованных источников
Приложение А. Конечно-разностный метод распространяющегося пучка

А.1 Уравнения Гельмгольца и их матричное представление
А.2 Метод распространяющегося пучка
А.З Приближение плавной огибающей
А.4 Однонаправленные уравнения Гельмгольца
А.5 Аппроксимация степенной функции матричного оператора
Приложение Б. Описание программного обеспечения ОІутрІОз
ным распределением интенсивности, тем меньше для моделирования его распространения применим классический метод ЕВ-ВРМ.
2. Произведение квадрата длины волны и параметра скорости изменения показателя преломления. Предельный случай а —»О был уже рассмотрен ранее: и; приводит к вырождению уравнений к классической форме однонаправленных уравнений Гельмгольца, ©днако добавление, величины. Я? к фактору позволяет выявить новые закономерности. В частности; в рассматриваемом случае: при фиксированном значении а уменьшение значения; Я приводит к уменьшению значимости добавок в правой части уравнений'(1.70)-(1.73) (заметим, что значение полинома. Р(а,Я,<т,д:,у);приэтом-.трже уменьшится).
Таким-образом; при фиксированной скорости изменения показателя преломления: уменьшение длины; волны приводит ю переходу от векторного случая к скалярному. Т.е. если значительное, изменение показателя- преломления происходит на.расстоянии, много большем; длины; волны, то острой необходимости использования обобщенных уравнений :(Г46) нет, и достаточно применения классического ГП-ВРМ. В-противном же случае-его применение некорректно; .а; уравнения.(-1.46) позволяют учесть возникающие при распространении:эффек
Суть влияния рассмотренных факторов и, характеризует принципиальные.отличия и ограничения; применимости методов ГП-ВРМ, основанных на классических и-модифицированных однонаправленных уравнениях Гельмгольца.
Выводы
1. Применяемый для, исследования модовых и энергетических характеристик метод моделирования должен удовлетворять ряду требований и согласовываться с физической моделью распространения. Традиционно используемый в интегральной и волоконной-оптике метод ИЗ-ВРМ‘; основанный на решении; однонаправленных уравнений; Гельмгольца, по причине дополнительно накладываемых им ограничений на распределение показателя: преломления непригоден для моделирования распространения в средах с изменяющимся профилем показателя преломления.