Оптические свойства микроструктурированных световодов и волоконный лазер на основе Брэгговского световода с большим полем моды

• Автор: Гапонов, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 118 с. : ил.

БЛАГОДАРНОСТИ

Содержание

СП И СОН ОСНОВНЫХ ОБОЗНА ЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ. ТИПОВ И ОБЛАСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ МИКРОСТРУКТУРИРОВАННЫХ СВЕТОВОДОВ
1.1 История возникновения нового направления в волоконной оптике "Микроструктурированные волоконные световоды"

1.2 Краткий обзор развития МС

1.3 Классификация типов МС

1.3.1 "ДЫРЧАТЫЕ" СВеТОВОДЫ

1.3.2 Световоды на основе "фотонных" кристаллов

1.3.2.1 Брэгговские световоды
1.3.2.2 Световоды с 2-мерной запрещенной зоной
1.3.3 Световоды с оболочкой, имеющей низкую плотность состояний
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БРЭГГОВСКИХ СВЕТОВОДОВ
11.1 Введение
11.2 Теоретическая часть
11.2.1 Основные уравнения и их решения
11.2.2 Дисперсионные уравнения
11.2.3 Принципы оптимизации многослойной структуры БС '
11.2.4 Генетический алгоритм в задаче оптимизации БС
11.2.4.1 Нахождение "стартовых" значений координат слоев для БС с полой сердцевиной при оптимизации на ТЕ-моду
11.2.4.2 Нахождение "стартовых" значений координат слоёв для БС со стеклянной сердцевиной при оптимизации на гибридную модуНЕи
11.2.5 Особенности оптимизации БС с большим радиусом сердцевины
11.2.6 Особенности определения основной моды вБСс полой и со стеклянной сердцевиной
П.2.7 Потери в БС
11.3 Результаты расчета и обсуждение
11.3.1 Оптимизация известных из литературы структур
И.3.2 Оптические свойства БС типа ARROW
11.3.3 РАСЧЁТ ДИСПЕРСИИ В БС
11.4 Выводы
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДВУМЕРНЫХ
МИКРОСТРУКТУРИРОВАННЫХ СВЕТОВОДОВ
111.1 Введение
111.2 Теоретическая часть
111.2.1 Основные уравнения и их решения
Н1.2.2 Общее решение в виде двух эквивалентных разложений
Ш.2.3 Нахождение мультипольных коэффициентов в разложениях полей
Ш.2.4 Дисперсионное уравнение
111.3 Оптические свойства дырчатых световодов на основе теллуритного стекла
111.3.1 Геометрия световода
111.3.2 Расчет и анализ дисперсионных свойств
111.3.3 Волноводные потери
111.3.4 Области одномодового и многомодового режимов
111.4 Выводы
ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ ВОЛОКОННОГО ЛАЗЕРА НА ОСНОВЕ БС С БОЛЬШИМ ПОЛЕМ МОДЫ
1У.1 БС В КАЧЕСТВЕ СВЕТОВОДОВ С БОЛЬШИМ ПОЛЕМ МОДЫ (БПМ)
1/.2 Выбор геометрии для активного БС с БПМ
1ЛЗ Исследование активного БС с БПМ
1Л4 Схема установки
1/.5 Экспериментальные результаты
N.6 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ

Благодарности
Автор выражает огромную признательность своему научному руководителю профессору, доктору физико-математических наук Александру Сергеевичу Бирюкову за предложенную область теоретических исследований, постановку актуальных на данный момент в науке задач, а также за помощь в написании данной работы.
Автор глубоко ценит своего коллегу А. Прямикова за повседневные плодотворные обсуждения близких по тематике научных вопросов.
Автор благодарит C.JI. Семёнова за участие в предоставлении возможности проведения экспериментальной части работы в лаборатории XLIM, г. Лимож, Франция.
За неоценимую помощь при проведении экспериментальной части работы, полезные обсуждения и ценные замечания при обсуждении полученных результатов, автор глубоко признателен сотруднику Лаборатории технологии волоконных световодов М.Е. Лихачеву.
За получение неоценимого опыта работы в другой лаборатории, плодотворные обсуждения, всестороннюю поддержку и помощь автор испытывает глубокую благодарность к своему научному руководителю в лаборатории XLIM, г. Лимож, Франция, научному сотруднику CNRS Филиппу Руа.
Автор также благодарит сотрудника лаборатории XL1M, Себастьяна Фев-риера, за участие в работе и полезные обсуждения при проведении, как теоретических, так и экспериментальных исследований.
Автор выражает признательность заведующему Лабораторией технологии волоконных световодов М.М. Бубнову за его заинтересованность и поддержку работы автора.
Автор выражает признательность директору НЦВО РАН академику Е.М. Дианову за поддержку, постоянный интерес и внимание к работе.
Имея в виду, что Н(Ь-) имеет сингулярность при г=0, в области сердцевины в (5) необходимо полагать С2- 0.
Далее считаем, что слоистая часть оболочки окружена очень большой толщины слоем диэлектрика с показателем преломления п, (или и,). Из физических соображений решение (5) в этой области следует представлять одной лишь функцией НЦ1 (полагая при этом С, =0). Действительно, здесь в отсутствие границ раздела разных сред нет никаких отражений света, и могут существовать лишь расходящиеся волны. Последнее утверждение верно в предположении либо бесконечной толщины наружной, неслоистой части оболочки, либо малой интенсивности поля в ней. Реально же вся стеклянная структура световода покрывается защитной оболочкой из полимеров или других материалов (в частности, из металла). Поэтому в ряде случаев отражение света от дополнительной границы раздела стекло-защитное покрытие следует учитывать [112].
Необходимость выполнения граничных условий для любых значениях азимутальной координаты <р определяет не являющиеся в данном случае произвольными постоянные (7, и 02 в (3),(5). Иными словами, решения уравнений (2) представляют собой два варианта зависимостей от поперечных координат, (или два класса волн), содержащих одновременно либо верхние, либо нижние тригонометрические функции в фигурных скобках выражений
где А, В,С, О - произвольные постоянные.
Определив Е2 и Н2 в виде (6), затем с их помощью из уравнений Максвелла найдем остальные компоненты поля. Итак, в общем случае решение уравнений (1) записывается двумя наборами соотношений в соответствии с двумя возможными вариантами решений (б)