Математическое моделирование одномодового поляризующего W-световода
Диссертация
Предлагаемые изотропные модели достаточно хорошо согласуются с экспериментом, а также позволяют осуществлять подбор параметров W-поляризатора, обеспечивающих его наиболее эффективное действие. Однако актуальным и открытым остаётся вопрос о том, как на характеристиках этого поляризатора сказывается тот факт, что боросиликатные стержни, имеющие пониженный показатель преломления, лишают профиль… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА I. W-световод PANDA с большим линейным двулучепреломлением
- 1. 1. Общий метод математического моделирования оптических световодов
- 1. 2. Линейное двулучепреломление в волоконных световодах PANDA
- 1. 3. Фундаментальный предел поляризационных свойств световода PANDA
- ГЛАВА II. Отсечка фундаментальной моды W-световода
- 2. 1. Фундаментальная мода W-световода со «ступенчатым» профилем показателя преломления
- 2. 2. Влияние формы профиля показателя преломления световедущей жилы на порог отсечки фундаментальной моды
- 2. 3. Влияние конечных размеров W-световода на порог отсечки фундаментальной моды
- ГЛАВА III. Фундаментальная мода W-световода
- 3. 1. Фундаментальная мода W-световода в режиме отсечки. Модель с безграничной внешней оболочкой
- 3. 2. Фундаментальная мода W-световода в режиме отсечки. Учёт конечных размеров оболочки W-световода. Модель связанных мод
- 3. 3. Фундаментальная мода W-световода в режиме отсечки. Модель супермод
- 3. 4. Моды излучения W-световода
- 3. 5. Общее математическое описание короткого отрезка W-световода с дополнительным слоем во внешней оболочке, рассеивающим излучение
- 3. 6. Модели распределения рассеивающих центров в дополнительном слое
- 3. 7. Распространение фундаментальной моды W-световода в отсутствие отсечки
- 3. 8. Потери основной моды W-световода на микроизгибах
- 3. 9. Потери на стыке W-световода со стандартным одномодовым световодом
- ГЛАВА IV. Экспериментальные исследования поляризующих W-световодов
- PANDA с высоким двулучепреломлением
- 1. 1. Технология получения световодов PANDA с высоким двулучепреломлением
- 1. 2. Измерение основных параметров световодов PANDA
- Заключение 113 Библиографический
- список
- Приложение
Список литературы
- Y. Yamamoto, and Т. Kimura, «Coherent Optical Fiber Transmission Systems», IEEE J. Quant. Electron., vol. QE-17, № 6, pp. 919−934,1981.
- R. Ulrich, «Fiber-optic rotation sensing with low drift», Opt. Lett., vol. 5, № 5, pp. 173−175, 1980.
- E. C. Kintner, «Polarization control in optical-fiber gyroscopes», Opt. Lett., vol. 6, № 3, pp. 154−156,1981.
- W. K. Bums, R. P. Moeller, C. A. Villaruel, and M. Abebe, «Fiber-optic gyroscope with polarization-holding fiber», Opt. Lett., vol. 8, № 10, pp. 540−542,1983.
- I. P. Kaminow, «Polarization in Optical Fibers», IEEE Journal of Quant. EL, vol. QE-17, № l, pp. 15−22, 1981.
- R. A. Bergh, H. C. Lefevre, and H. J. Shaw, «Single-mode fiber-optic polarizer». Opt. Lett., Nov. № 11, pp. 479−481, 1980.
- T. Hosaka, K. Okamoto and J. Noda, «Single-Mode Fiber-Type Polarizer». IEEE Quantum Electron. QE-18, pp. 1569−1572,1982.
- A. W. Snyder, and F. Ruhl, «New single-mode, single-polarisation optical fibre», El. Lett., 19, pp. 185−186, 1983.
- A. W. Snyder, and F. Ruhl, «Single-mode, single-polarization fibers made of birefringent material», J. Opt Soc Am., vol. 73, № 9, pp. 1165−1174, 1983.
- A. W. Snyder, and F. Ruhl, «Utrahigh Birefringent Optical Fibers», IEEE J. Quant. Electron., vol. QE-20, № 1, pp. 80−85, 1984.
- M. P. Vamham, D. N. Payne, R. D. Birch and E. J. Tarbox, «Single-Polarization Operation of Highly Birefringent Bow-Tie Optical Fibers» El. Lett. 19, pp. 246−247, 1983.
- M. P. Vamham, D. N. Payne, R. D. Birch and E. J. Tarbox, «Bend Behaviour of Polarising Optical Fibers» El. Lett. 19, pp. 679−680,1983.
- M. P. Varnham, D. N. Payne, R. D. Birch and E. J. Tarbox, «Coiled-birefringent-fiber polarizers» Opt. Lett., Vol. 9, № 7, pp. 306−308,1984.
- K. Okamoto, «Single-polarization operation in highly birefringent optical fibers» Applied Optics, vol. 23, № 15, pp. 2638−2641, 1984.
- F. De Fornel., M. P. Vamham, D. N. Payne, «Finite cladding effects in highly birefringent fibre taper-polarisers», El. Lett., vol. 20, № 10, pp. 398−399,1984.
- A. W. Snyder, «Coupling of modes on a tapered dielectric cylinder», IEEE Trans., MTT-18, pp. 383−392,1970.
- A. W. Snyder, «Coupled-mode theory for optical fibers», J. Opt. Soc. Am., vol. 62, pp. 1267−1277,1972.
- W. J. Stewart, and J. D. Love, «Design limitation on tapers and couplers in single mode fibers», PROC. of Int. Conf. on Int. Opt. And Opt Comm., Venetia, Oct., pp. 559−562, 1985.
- J. D. Love, and W. M. Henry, «Quantifying loss minimisation in single-mode fibre tapers», El. Lett., vol. 22, № 17, pp. 912−914,1986.
- R. J. Black, J. Bures, J. Lapierre, «Finite-cladding fibres: HE и and local-normal-mode coupling evolution», IEE PROCEEDINGS-J, Vol. 138, № 5, pp. 330−336, 1991.
- J. D. Love, W. M. Henry, W. J. Stewart, R. J. Black, S. Lacroix, F. Gonthier, 'Tapered single-mode fibres and devices. Part 1: Adiabaticity criteria", IEE PROCEEDINGS-J, Vol. 138, № 5, pp. 343−354, 1991.
- R. J. Black, S. Lacroix, F. Gonthier, J. D. Love, 'Tapered single-mode fibres and devices. Part 2: Experimental and theoretical quantification", IEE PROCEEDINGS-J, Vol. 138, № 5, pp. 355−364,1991.
- J. R. Simpson, R. H. Stolen, F. M. Sears, W. Pleibel and J. B. Mac-Chesney, «A Single-Polarization Optical Fiber». J. Lightwave Technol. LT-1, pp. 370−373, 1983.
- R H. Stolen, W. Pleibel, J. R. Simpson, W. A. Reed, and G. Mitchell. «Short W-tunneling fibre polarizers» El. Lett. Vol. 24, pp. 524−525,1988.
- K. Tajima, M. Ohashi, and Y. Sasaki, «A New Single-Polarization Optical Fiber». J. Lightwave Technol. LT-7,pp. 1499−1502,1989.
- M. J. Messerly, J. R. Onstott, and R. C. Mikkelson. «A Broad-Band Single-Polarization Optical Fiber». J. Lightwave Technol. LT-9, pp. 817−820,1991.
- A. M. Курбатов. «Одномодовый однополяризационный световод для поляризационного модового фильтра» Патент РФ № 2 040 493, заявка № 4 529 325 от 9.04.1990.
- М. P. Varnham, D. N. Payne, A. J. Barlow and R. D. Birch, «Analytic Solution for the Birefringence Produced by Thermal Stress in Polarization-Maintaining Optical Fibers» Journal of Lightwave Technol., vol. LT-1, № 2, pp. 332−339, 1983.
- A. M. Курбатов, P. А. Курбатов. «Одномодовый однополяризационный световод», Патент РФ № 2 223 522, заявка № 2 001 119 331, положительное решение от 7.10.03.
- А. М. Курбатов, «Способ получения одномодового волоконного световода», Патент № 2 043 313, Заявка № 3 151 759 от 25.07.1986.
- Kin Seng Chiang, «Stress-Induced Birefringence Fibers Designed for Single-Polarization Single-Mode Operation», Journal of Lightwave Technol., vol. 7, № 2, pp. 436−441,1989.
- A. W. Snyder and F. Ruhl, «Single-mode, single-polarization fibers made of birefringent material», J. Opt. Soc. Am., vol. 73, № 9, pp. 1165−1174, 1983.
- A. W. Snyder, J. D. Love, and R. A. Sammut, «Green's-function methods for perturbed optical fibers», J. Opt. Soc. Am., vol. 72, № 9, pp.1131−1135, 1982.
- R. A. Sammut, C. D. Hussey, J. D. Love and A. W. Snyder, «Modal Analysis of polarization effects in weakly-guiding fibres», IEE PROC., Vol. 128, Pt. H, № 4, pp. 173−187, 1981.
- F. F. Ruhl and A. W. Snyder, «Anisotropic Fibers Studied by the Green’s Function Method», J. Lightwave Technol. LT-2, № 3, pp. 284−291, 1984.
- C. Vassallo, «A direct analysis of the dispersion equation in birefringent optical fibres», Opt. Quant. El., 16, pp. 427−433,1984.
- J. D. Love, C. D. Hussey, A. W. Snyder and R. A. Sammut, «Polarization corrections to mode propagation on weakly guiding fibers», J. Opt. Soc. Am., vol. 72, № 12, pp. 1583−1591,1982.
- K. Takada, K. Okamoto, and J. Noda, «Polarization mode coupling with a broadband source in birefringent polarization-maintaining fibers», J. Opt. Soc. Am., vol. 2, № 5, pp. 753−758,1985.
- D. Marcuse, «Coupled-mode theory for anisotropic optical waveguides», Bell. Syst. Techn. J, vol. 54, pp. 985−995, 1975.
- S. C. Rashleigh, «Origins and Control of Polarization Effects in Single-Mode Fibers», J. Lightwave Technol., vol. LT-1, № 2, 1983.41Л. P. Kaminow and V. Ramaswamy, «Single-polarization optical fibres: Slab model», Appl. Phys. Lett., pp. 268−270,1979.
- P. L. Chu and R. A. Sammut «Analytical Method for Calculation of Stresses and Material Birefringence in Polarization-Maintaining Optical Fiber» J. Lightwave Technol. LT-2, pp. 650−662,1984.
- Kun-Hsieh Tsai, Kyung-Suk Kim, and T. F. Morse, «General Solutions for Stress-Induced Polarization in Optical Fibers», J. Lightwave Technol. LT-9, pp. 7−17,1991.
- K. Okamoto, M. P. Varnham, and D. N. Payne, «Polarization-Maintaining Optical Fibers with Low Dispersion over a Wide Spectral Range», Appl. Opt., 22, p. 2370, 1983.
- К- Okamoto, Т. Hosaka, and Т. Edahiro, «Stress Analysis of Optical Fibers by a
- Finite Element Method», IEEE Journal of Quant. El., vol. QE-17, № 10, pp. 2123″ 2129,1981.
- M. P. Varnham, D. N. Payne, J. D. Love, «Fundamental limits to the transmission of linearly polarized light by birefiingent optical fibers», El. Lett., vol. 20, pp. 55−56, 1984.
- C. Vassallo, «Increase of the Minor Field Component in Stress-Induced Birefringent. Fibers, due to Nonuniformity of Stress», J. Lightwave Technol., LT-5, № 1, pp. 2428, 1987.
- J. P. Meunier, J. Pigeon, and J. N. Massot, «A general approach to-the numerical determination of modal propagation constants and field distributions of optical fibers», Opt. Quant. Electron., vol. 13, pp. 71−83, 1981.
- O. Georg, «Use of the orthogonal system of Laguerre-Gaussian functions in the theory of circularly symmetric optical waveguides», Appl. Opt., vol. 21, pp. 141−146, 1982.
- S. Kawakami and S. Nishida, «Characteristics of a Doubly Clad Optical Fiber with a Low-Index Inner Cladding» IEEE Journal of Quant. El., vol. QE-10, № 12, pp. 879 887, 1974.
- M. Monerie, «Propagation in Doubly Clad Single-Mode Fibers», IEEE Journal of Quant. El., vol. QE-18, № 4, pp. 535−542, 1974.
- H. D. Rudolph and E. G. Neumann, «Approximations for the eigenvalues of the fundamental mode of a step index glass fiber waveguide», Nachrihctentech. Z., 29, pp. 328−329, 1976.
- M. Monerie, «Fundamental-mode cutoff in depressed inner cladding fibres», El. Lett., vol. 18, № 5, pp. 642−644,1982.
- A. W. Snyder and R. A. Sammut, «Fundamental (HEU) modes of graded optical fibers» J. Opt. Soc. A., vol. 69, № 12, pp.1663−1671, 1979.
- P. L. Francois, M. J. Adams, R. J. Mansfield, R. D. Birch, E. J. Tarbox, «Equivalent step-index profile for graded W-fibres: application to TEm mode cutoff', Opt. And Quant. Electr. 14, pp. 483−499,1982.
- С. D. Hussey and С. Pask, «Characterization and design of single-mode optical fibres», Opt. And Quant. Electr. 14, pp. 347−358, 1982.
- А. Снайдер, Дж. Лав, «Теория оптических волноводов», Москва, Радио и связь, Гл. 14, 1987.
- J. D. Love and С. D. Hussey, «Variational approximations for modes of weakly guiding fibers», Opt. Quant. EL, 16,1984.
- A. Sharma, S. I. Hosain and A. K. Ghatak, «The fundamental mode of graded-index fibres: simple and accurate variational methods», Opt. Quant. El., 14, pp. 7−15, 1982.
- P. K. Mishra, S. I. Hosain, I. G. Goyal and A. Sharma, «Scalar variational analysis of single mode, graded core, W-type fibres», Opt. Quant. El., 16, pp. 287−296,1984.
- Mu-Shiang Wu, Mei-Hua Lee, and Woo-Hu Tsai, «Variational Analysis of Single-Mode Graded-Core W-Fibers», Journal of Lightwave Technology, vol. 14, № 1, 1996.
- R. A. Sammut, A. K. Ghatak, «Perturbation theory of optical fibres with power-law core profile», Opt. Quant. El., 10, pp. 475−482,1978.
- K. Okamoto and T. Okoshi, «Vectorial wave analysis of inhomogeneous optical fibers using finite element method», IEEE Trans. Microwave Theory Tech. MTT-26, № 2, pp. 109−114,1978.
- T. Tanaka and Y. Suematsu, «An exact analysis of cylindrical fiber with index distribution by matrix method and it’s application to focusing fiber», Trans. Inst. Electronics Comm Eng. Jpn., Sect. E E59, № 11, pp. 1−8,1976.
- W. A. Gambling, H. Matsumura, «Propagation in radially-inhomogeneous single-mode fibre», Opt. Quant. El., 10, pp. 31−40,1978.
- A. Safaai-Jazi, and G. L. Yip, «Cutoff conditions in three layer cylindrical dielectric waveguides», IEEE Trans., MTT-26, pp. 898−903, 1978.
- R. J. Black, and R. Bourbonnais, «Core-mode cutoff for finite-cladding lightguides», IEE PROCEEDINGS, Vol. 133, Pt. J, № 6, pp. 377−384,1986.
- S. Kawakami and S. Nishida, «Perturbation theory of a doubly-clad optical fibre with low inner index cladding», IEEE J. Quant Electron, QE-11, pp. 130−138,1974.
- L. G. Cohen, D. Marcuse and W. L. Mammel, «Radiating Leaky-Mode Losses in Single-Mode Lightguides with Depressed-Index Claddings», IEEE J. Quant. Electron, QE-18, pp. 1467−1472,1982.
- P. Sansonetti, F. Alard, C. Vassallo, R. Kammere, P. L. Francois, M. Monerie, «Evidence of fundamental mode cutoff in depressed inner cladding single-mode fibres», El. Lett., Vol. 18, № 23 pp. 989−990,1982.
- P. L. Francois and C. Vassallo, «Finite cladding effects in W fibers: a new interpretation of leaky modes», Appl. Opt., Vol. 22, № 19, pp. 3109−3120, 1983.
- A. Tomita and D. Marcuse, «Mode Coupling Loss in Single-Mode Fibers with Depressed Inner Cladding», Journal of Lightwave Technology, vol. 1, № 3, pp. 449 452, 1983.
- W. M. Henry, J. D. Love and G. D. Peng, «Anomalous loss in depressed-cladding and W-fibres», Opt. Quant. El., 25, pp. 409−416,1993.
- J. A. Besley and J. D. Love, «Supermode analysis of fibre transmission», EEE Proc.-Optoelectron., Vol. 144, № 6, pp. 411−419,1997.
- A. W. Snyder, «Continuous modes of a circular dielectric rod’V IEEE Trans. Microwave Theory Tech., MTT-19, pp. 720−727,1971.
- A. W. Snyder, and R. A. Sammut, «Radiation modes of optical waveguides», El. Lett., v. 15, pp. 4−5,1979.
- А. Снайдер, Дж. Лав, «Теория оптических волноводов», Москва, Радио и связь. Гл. 25,1987.
- R. A. Sammut, «Orthogonality and normalization of radiation modes in dielectric waveguides», Journal of Optical Society of America, v. 72, pp. 1335−1337, 1982.
- W. A. Gambling, H. Matsumura, С. M. Ragdale, «Curvature and Microbending losses in single-mode optical fibres», Opt. Quant. El., 11, pp. 43−59,1979.
- А. Снайдер, Дж. Лав, «Теория оптических волноводов», Москва, Радио и связь, Гл. 33, 1987.
- К. Petermann, «Microbending loss in monomode fibers», El. Lett., vol. 12, pp. 107 108,1976.
- В. M. Файн, Я. И. Ханин, «Квантовая радиофизика», Москва, Сов. Радио, гл. П-VIII, 1965.
- М. Лэкс, «Флуктуации и когерентные явления», М.: Мир, 1974.
- Л. Мандель, Э. Вольф, «Оптическая когерентность и квантовая оптика», Москва, Физматлит, Гл. 17,2000.
- М. О. Скалли-, М. С. Зубайри, «Квантовая оптика», Москва. Физматлит, 2003.
- Р. А. Курбатов, «Потери фундаментальной моды W-световода на микроизгибах», Вестник ПГТУ. Математика и прикладная математика, 2004, стр. 14−22.
- R. Olshansky, «Mode coupling effect in graded-index optical fibers», Appl. Opt., vol. 935−937, 1975.
- К. Petermann, «Fundamental mode microbending loss in graded-index and W fibres», Opt. Quant. El., 9, pp. 167−175, 1977.
- D. Marcuse, «Loss analysis of single-mode fiber splices», Bell. Syst. Tech. J., vol. 56, pp. 703−718,1977.
- D. Marcuse, «Gaussian approximation of the fundamental modes of graded index fibers», J. Opt Soc. Am., Vol. 68, № 1, pp. 103−109,1978.
- M. Artiglia, G. Coppa, P. Di Vita, M. Potenza, and A. Sharma, «Mode Field Diameter Measurements in Single-Mode Optical Fibers», Journal of Lightwave Technol., vol. 7, № 8, pp. 1139−1152, 1989.
- K. Petermann, «Constraints for fundamental-mode spot size for broad-band dispersion-compensated single-mode fibres», El. Lett., vol. 19, pp. 712−714,1983.
- M. G. Blankenship, D. B. Keck, «Method of fabricating a polarization retaining single-mode optical waveguide», U. S. Patent № 4,395,270, July 26, 1983.
- R. D. Birch, D. N. Payne, M. P. Varnham, «Fabrication of polarization-maintaining fibres using gas-phase etching», El. Lett., vol. 18, № 24, pp. 1036−1038, 1982.
- T. Hosaka, K. Okamoto, T. Miya, Y. Sasaki, and T. Edahiro, «Low-loss single-polarization fibers with asymmetrical strain birefringence», El. Lett., vol. 17, № 15, pp. 530−531, 1981.
- T. Katsuyama, H. Matsumura, T. Suganuma, «Low-loss single-polarisation fibres», El. Lett., vol. 17, № 13, pp. 473−474 1981.
- Y. Sasaki, «Long-Length Low-Loss Polarization-Maintaining Fibers», J. Lightwave Technol., LT-5, № 9, pp. 1139−1146,1987.
- J. Noda, K. Okamoto, and Y. Sasaki, «Polarization-Maintaining Fibers and Their Applications», J. Lightwave Technol., LT-4, № 8, pp. 1071−1089,1986.
- A. M. Курбатов, P. А. Курбатов, В. П. Первадчук. «Математическая модель и экспериментальные исследования короткого волоконного поляризатора оптического излучения», Вестник ill «1'У. Математика и прикладная математика, 2004, стр. 14−22.
- W. Freude and A. Sharma, «Refractive-index profile and modal dispersion prediction for a single-mode optical waveguide from its far-radiation pattern», J. Lightwave Technol., v. LT-3, № 3, pp. 628−634,1985.
- K. Hotate and T. Okoshi, «Measurement of refractive-index profile and transmission characteristics of a single-mode optical fiber from its exit-radiation pattern», Appl. Opt., v. 18, № 19, pp. 3265−3271,1979.