RP Fiber Power: Simulations- und Design-Software für Faseroptik, Faserverstärker und Faserlaser
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Power Form: Modeneigenschaften einer Faser
Diese Power Form ermöglicht einem, auf einfache Weise die Eigenschaften geführter Moden einer Faser mit gegebenem Brechungsindexprofil zu berechnen.
Definition des Brechungsindexprofils
Sie haben hierfür drei Möglichkeiten:
Einfaches Stufenprofil
Wenn Sie den Profiltyp single step auswählen, können Sie einfach den Kerndurchmesser, den Brechungsindex des Mantels (Claddings) sowie die numerische Apertur eingeben:
Profil mit mehreren Stufen
Mit der Auswahl multiple steps können Sie bis zu acht verschiedene radiale Segmente mit unterschiedlichen Brechungsindizes definieren:
Ausdruck für den Brechungsindex
Wenn Sie größte Flexibilität brauchen, können Sie den Brechungsindex innerhalb des Faserkerns durch einen Ausdruck definieren, der von der radialen Position r abhängt:
In diesem Beispiel haben wir ein parabolisches Profil definiert, wie es für eine typische Gradientenindexfaser auftreten könnte.
Anzeige von Modeneigenschaften
Weiter unten im Formular finden Sie eine Tabelle mit den berechneten Eigenschaften der Moden für eine gegebene Wellenlänge:
Für jede Mode bekommen Sie die folgenden Dinge:
- Name der Mode (gemäß der Namenskonvention für LP-Moden)
- Phasenkonstante (Imaginärteil der Propagationskonstanten), d. h. die Phasenänderung pro Einheitsdistanz
- effektiver Brechungsindex: berechnet aus der Phasenkonstanten
- effektive Modenfläche
- prozentualer Anteil der optischen Leistung, der innerhalb des Faserkerns propagiert
Zusätzlich wird unten der M2-Faktor der Grundmode angezeigt. Er liegt oft nahe 1, aber in Fällen mit deutlich deformiertem Modenprofil kann er auch deutlich höher sein.
Beachten Sie, dass chromatische Dispersion hier nicht berechnet werden kann, da wir hierfür wellenlängenabhängige Brechungsindizes benötigen würden. Jedoch geht das in unserer Power Form für Germanosilikatfasern.
Diagramme
Das Fomular bietet die Erstellung mehrerer Diagramme für die Modeneigenschaften an:
Wählen Sie einfach aus, was Sie benötigen, und in der rechten Spalte können Sie einige Optionen auswählen.
Das folgende Bild zeigt Ihnen für unseren Beispielfall (mit parabolischem Indexprofil), was Sie von diesem Formular erhalten können:
Fallstudien
Wir haben die folgenden Fallstudie, für die wir diese Power Form verwendeten:
Case study: Mode structure of a multimode fiber
We explore various properties of guided modes of multimode fibers. We also test how the mode structure of such a fiber reacts to certain changes of the index profile, e.g. to smoothening of the index step.
#modes
Fallstudie: Anzahl Moden einer Faser
Wir suchen nach einer einfachen Formel für die Zahl der Moden einer Faser, die man für Fälle mit beliebiger Form des Brechungsindexprofils anwenden kann. Anstatt komplizierte Mathematik einzusetzen, entwickeln wir eine Hypothese und testen diese numerisch.
#Moden
Fallstudie: Die numerische Apertur einer Faser: eine feste Grenze für den Akzeptanzwinkel?
Die Notwendigkeit der internen Totalreflexion scheint eine feste Grenze für die Winkelverteilung von Fasermoden zu setzen. Jedoch findet man, dass einige Moden diese Grenze deutlich verletzen. Wir untersuchen das im Detail für einmodige, mehrmodige und vielmodige Fasern.
#Moden
Fallstudie: Design von Telekomfasern für spezielle chromatische Dispersion
Wir testen verschiedene Ansätze, das Brechungsindexprofil von Telekomfasern für bestimmte Dispersionsprofile zu optimieren. Dabei setzen wir auch eine automatische Optimierung ein.
#Moden#Dispersion#Telekom
Siehe auch: Überblick über die Power Forms