- Определения на основе ближнего поля
- Определения на основе дальнего поля
- Методы косвенных измерений
- Формула Маркуса для модового радиуса пошагового одномодового волокна
- Соотношение радиуса поля моды и площади эффективной моды
- Значимость диаметра поля моды
- Список используемой литературы
Поперечная протяженность оптическая интенсивность распределение Режим (например, оптического полость или волновод ) обычно указывается как радиус режима (или радиус поля режима ). Это в основном представляет интерес в контексте одномодовые волокна или для основного режима многомодовые волокна (в основном малорежимные волокна ). Это может быть определено различными способами, как описано в следующем разделе.
Диаметр моды (или диаметр модового поля , MFD) просто в два раза больше радиуса моды.
Не рекомендуется использовать общий термин размер моды или размер пятна в количественном отношении, потому что тогда неясно, подразумевается ли радиус или диаметр.
Определения на основе ближнего поля
Традиционно радиус поля моды (или диаметр) определялся как Гауссовы лучи , где радиус луча радиус, где интенсивность упала до 1 / e2 от интенсивности на оси луча. Это подходящее определение, если профиль интенсивности моды имеет форму, близкую к гауссовой. Для большей точности можно использовать гауссову подгонку и взять в качестве результата ее радиус, а не напрямую применять критерий 1 / e2 к профилю интенсивности моды.
Для мод с явно негауссовыми профилями, как это происходит для некоторых волокон (например, многие волокна со смещенной дисперсией ), такие методы не подходят. Более точным способом получения радиуса луча ближнего поля является применение метода D4σ (стандарт ИСО 11146) к измеренному профилю луча ближнего поля. Этот метод объясняется в статье о радиус луча , Это требует большого динамического диапазона и может извлечь выгоду из специальных методов сглаживания.
В любом случае используются методы измерения ближнего поля. Например, можно отобразить ближнее поле (т. Е. Распределение поля на конце волокна) в несколько большее пятно и отсканировать это пятно с небольшим фотодетектор ,
Определения на основе дальнего поля
Довольно часто измеряют профиль дальнего поля, то есть профиль луча вне волокна на расстоянии, которое намного больше, чем Длина рэлея , Это может быть сделано, например, с камера установлен на некотором расстоянии от конца волокна, или сканируя дальнее поле небольшим фотодетектор ,
Затем можно рассчитать радиус моды ближнего поля (или диаметр) из измеренной угловой ширины в дальнем поле. В настоящее время наиболее распространенным методом является использование «определения диаметра поля моды Петермана II» [2, 3], предполагая радиально-симметричную моду волокна:
(Существует также определение Петермана I, которое применяется непосредственно к ближнему полю и согласуется с общим определением D4σ радиус луча .)
Для волокон с профилями, близкими к гауссовским модам, диаметры полей ближнего и дальнего мод достаточно хорошо согласуются, тогда как в других случаях значения дальнего поля могут быть значительно меньше. Оба значения относятся к потерям сцепления при волокнистые соединения : радиус моды дальнего поля важен для потерь, связанных с поперечным смещением сердечника, тогда как радиус моды ближнего поля имеет отношение к угловому смещению.
Методы косвенных измерений
Существуют также различные косвенные методы измерения диаметра модового поля (или радиуса). Например, метод поперечного смещения основан на измерении потерь связи между двумя частями одномодового волокна в зависимости от поперечного смещения сердечника. Они связаны с радиусом дальнего поля. Другие методы основаны на переменных апертура ,
Формула Маркуса для модового радиуса пошагового одномодового волокна
За шаг индекс одномодовые волокна радиус моды может быть оценен из ядро радиус а и V номер используя уравнение Маркузе [1]:
Это показывает, что радиус моды становится меньше для более высоких частот, которые имеют более высокие значения V. Уравнение достаточно точное для значений V выше 1. В многорежимный диапазон ( V> 2,405), это относится к основному режиму.
Существует также модифицированная формула для аппроксимации радиуса поля моды Петермана II [4]:
Это точность в пределах 1% для V между 1,5 и 2,5, диапазон наибольшего практического интереса.
Рисунок 1: Радиус моды относительно размера ядра в соответствии с формулой Маркузе и модифицированной версией для аппроксимации радиуса поля моды Петермана II.
Соотношение радиуса поля моды и площади эффективной моды
Кажется естественным связать радиус поля моды с областью моды согласно
и называть это областью поля режима (MFA).
Тем не менее зона эффективного режима на самом деле определяется по-другому:
В зависимости от формы режима значения двух определений могут существенно отличаться друг от друга. Таким образом, для расчета эффективной области моды по диаметру поля моды можно применить поправочный коэффициент, который зависит от длины волны [6].
Для оценки прочности волокна нелинейностей последнее определение ( зона эффективного режима ) явно более уместно.
Значимость диаметра поля моды
Диаметр модового поля (или радиус) важен, например, при волокнистые соединения где несоответствие размеров мод и угловых отклонений может привести к значительным потерям связи. Обратите внимание, однако, что эффективное соединение требует не только соответствия диаметров поля моды, но и полных профилей мод.
Как уже упоминалось выше, прочность волокна нелинейностей определяется зона эффективного режима , что не имеет прямого отношения к диаметру поля моды согласно обычным определениям.
Список используемой литературы
[1] Д. Маркузе, «Анализ потерь одномодовых волоконных соединений», Bell Syst. Tech. J. 56, 703 (1977) [2] К. Петерманн, «Ограничения основного размера модового пятна для широкополосных одномодовых волокон с компенсацией дисперсии», Электрон. Lett. 19, 712 (1983) [3] К. Паск, «Физическая интерпретация странного размера пятна Петермана для одномодовых волокон», Электрон. Lett. 20 (3), 144 (1984) [4] К. Д. Хасси и Ф. Мартинес, «Приближенные аналитические формы для характеристик распространения одномодовых оптических волокон», Электрон. Lett. 21 (23), 1103 (1985) [5] М. Артилья и соавт. , «Измерение диаметра поля моды в одномодовых оптических волокнах», J. Lightwave Technol. 7 (8), 1139 (1989) [6] Ю. Намихира, «Связь между нелинейной эффективной площадью и диаметром поля моды для волокон со смещенной дисперсией», Электрон. Lett. 30 (3), 262 (1994)
(Предложите дополнительную литературу!)
Смотрите также: режимы , Гауссовы лучи , радиус луча , зона эффективного режима , волокнистые соединения , волокна , одномодовые волокна , волокна со смещенной дисперсией , В центре внимания статья 2014-07-28
и другие статьи в категории волоконная оптика и волноводы
Если вам понравилась эта статья, поделитесь ею с друзьями и коллегами, например, через социальные сети:
Похожие
Дэвид Тэлботт | Великовская энциклопедия... полярная планетарная модель, разработанная в основном Тэлботтом 124 и коллегами, опубликовавшими в журнале Aeon, но возвращаясь к еще неопубликованной работе Великовского ссылка - Ред. предполагает, что во время человеческой памяти планетная система перешла от предыдущей конфигурации, связанной с золотым веком, где Солнце, Земля, Марс, Венера и Сатурн вращались в выровненной конфигурации, к нынешней через катастрофический коллапс предыдущей конфигурации.
