ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ВОЛНОВОДНЫХ МОД ПРИ РАССЕЯНИИ СВЕТОВОГО ПУЧКА НА КОЛЬЦЕ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ СЕРДЦЕВИНЫ GI-POF

В условиях наличия неоднородностей сердцевины градиентного полимерного оптического волокна (GI-POF) знание механизмов формирования интенсивности поля волноводных мод, возбуждаемых при рассеянии падающего перпендикулярно оси волокна сканирующего светового пучка на рассеивающих центрах, позволит разработчикам повысить скорость передачи информации по локальным волоконно-оптическим системам передачи, построенных на основе POF [1, 2].

Рассмотрим случай рассеяния пучка на сферических рассеивающих центрах сердцевины, равномерно распределенных в кольце шириной 2w с центральным радиусом r₀ (см. рис. 1). Будем считать, что ширина кольца неоднородностей сердцевины значительно меньше радиуса сердцевины волокна , что позволяет пренебречь зависимостью угла отсечки  волноводных мод внутри кольца от радиальной координаты r.

Рисунок 1. Траектория (а) и схема рассеяния (б) сканирующего пучка при различных смещениях d

Следуя работам [1, 3–5], используя выражения для индикатрис рассеяния и коэффициентов пропускания [6, 7], нормированная интенсивность волноводных мод, возбуждаемых в волокне при рассеянии в сердцевине сканирующего светового пучка с поляризацией ТЕ— и ТМ-типа, может быть представлена в виде:

На рис. 2 представлены зависимости I(d) при d>0. Симметричное относительно оси ординат продолжение этих зависимостей при d<0 на рисунке не показано. Из рис. 2  видно, что при сканировании волокна световым пучком увеличение r₀ приводит к увеличению расстояния между максимумами интенсивности волноводных мод I(d). Такое положение дел будет сохраняться до тех пор пока смещение кольца неоднородностей с увеличением r₀ не достигнет определенного положения , т.е. когда пучок при указанном r₀ будет проходить по своему самому максимальному пути рассеяния в этом кольце неоднородностей. Дальнейшее увеличение r₀ не приведет к увеличению расстояния между максимумами зависимости I(d). Однако, это послужит причиной трансформации острых пиков к их более пологому виду, что говорит об уменьшении интенсивности волноводных мод, возбуждаемых при рассеянии пучка на рассеивающих центрах. Уменьшение интенсивности волноводных мод может быть связано только с сокращением количества рассеивающих центров, встречающихся на пути распространения пучка.

Рисунок 2. Зависимости интенсивности волноводных мод I при различных r₀ от смещения d (в пределах от 0 до x_co) падающего светового пучка ТМ- и TE-поляризации. Здесь 1 – I_TM, r₀=245 мкм, 2 – I_TE, r₀=245 мкм, 3 – I_TM, r₀≈312.1 мкм, 4 – I_TE, r₀≈312.1 мкм, 5 – I_TM, r₀≈392.7 мкм, 6 – I_TE, r₀≈392.7 мкм.

Список литературы:

1. Bunge C.-A., Kruglov R., Poisel H. Rayleigh and Mie Scattering in Polymer Optical Fibers // J. Lightw. Technol. 2006. Vol. 24, Iss. 8. PP. 3137–3146.
2. Daum W., Krauser J., Zamzow P. E., Ziemann O. POF – Polymer Optical Fiber for Data Communication. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2002. – 462 p.
3. Aldabaldetreku G. A comprehensive analysis of scattering in polymer optical fibers / G. Aldabaldetreku, I. Bikandi, M.A. Illarramendi et al. // Optics Express. 2010. Vol. 18, Iss. 24. PP. 24536–24555.
4. Shibelgut A. Scattering Properties of 1 mm Large-Core GI-POF / A. Shibelgut, R. Litvinov, R. Kruglov et al. // Proceedings of the 21th International conference on Plastic Optical Fibers, Atlanta, USA, September 10–12. 2012.PP. 116–119.
5. Шибельгут А.А., Литвинов Р.В., Кириенко Н. Г. Эффективность возбуждения волноводных мод оптического волокна при рассеянии лазерного пучка на радиально-симметричном слое неоднородностей сердцевины // Доклады ТУСУР. 2014. № 1 (31). C. 132–135.
6. Bohren C. F., Huffman D. R. Absorption and Scattering of Light by Small Particles. New York: Wiley, 1983. – 660p.
7. Маркузе Д. Оптические волноводы / пер. с англ. под ред. В.В. Шевченко. М.: Мир, 1974. – 576 с.
8. Unger H.-G. Planar optical waveguides and fibres. Oxford: Clarendon Press, 1977. – 656 p.[schema type=»book» name=»ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ВОЛНОВОДНЫХ МОД ПРИ РАССЕЯНИИ СВЕТОВОГО ПУЧКА НА КОЛЬЦЕ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ СЕРДЦЕВИНЫ GI-POF» description=»Данная работа посвящена численному моделированию рассеяния монохроматического светового пучка, распространяющегося в плоскости поперечного сечения градиентного полимерного оптического волокна (GI-POF), на неоднородностях его сердцевины, локализованных в тонком кольце. Рассчитаны интенсивности волноводных мод для различных радиусов кольца неоднородностей от смещения падающего светового пучка TM- и TE-поляризации. Показано, что уменьшение интенсивности волноводных мод связано с сокращением количества рассеивающих центров на пути пучка.» author=»Шибельгут Александр Андреевич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-01-03″ edition=»euroasia-science.ru_29-30.12.2015_12(21)» ebook=»yes» ]