RP Fiber Power: Simulations- und Design-Software für Faseroptik, Faserverstärker und Faserlaser

Power Form: Propagation in Mehrkernfasern

Diese Power Form erlaubt die Simulation der Propagation von Licht in Fasern mit mehreren Kernen. Dabei haben Sie eine große Flexibilität, um einen weiten Bereich von Aspekten untersuchen zu können.

Grundlegende Eigenschaften des Modells

• Definition eines Faserkerns: Sie definieren zunächst das Brechungsindexprofil eines einzigen Kerns.
• Anordnung von Kernen: Hier können Sie eine Anordnung von Faserkernen mit einer breiten Auswahl an Mustern (z. B. hexagonal oder Ringe) oder mit einem völlig frei definierten Muster definieren.
• Toleranzen: Sie können jeden Kern beliebig verschieben, um z. B. Fabrikationstoleranzen zu simulieren.
• Verdrillen, Ziehen oder Verbiegen der Faser: wieder mit großer Flexibilität einstellbar
• Optischer Input: entweder eine Mode in einen bestimmten Kern, oder ein beliebiger Ausdruck, der sich auch auf Moden beziehen kann
• Numerisches Gitter: Diese Parameter werden vom Nutzer für eine ausreichende numerische Genauigkeit eingestellt.

Definition eines Kerns

Sie können das Brechungsindexprofil definieren — z. B. mit einem mathematischen Ausdruck für volle Flexibilität:

Es gibt auch die einfacheren Optionen “single-step” und “multiple steps”.

Die Moden eines Kerns werden daraus berechnet.

Anordnung von Kernen

Für das Muster von Kernen gibt es diverse Optionen:

• zwei Kerne
• quadratisches Muster
• hexagonales Muster
• Ringe (bis zu 5 Ringe, jeder mit einem bestimmten Radius, einer Anzahl von Kernen und einer Rotation)
• freie Definition (für beliebige Muster, wenn die anderen Optionen nicht genügen)

Man kann ferner die Positionen noch verschieben, um z. B. Auswirkungen von Herstellungsfehlern zu studieren.

Verdrehen, Ziehen, Biegen

Normalerweise bleibt das Brechungsindexprofil in ($z$)-Richtung konstant. Man kann aber auch Modifikationen einführen:

Verdrehen bedeutet eine ($z$)-abhängige Rotation des Kernmusters.

Ziehen bedeutet eine ($z$)-abhängige Stauchung oder Expansion des Profils.

Ferner ist beliebiges Verbiegen in ($x$)- und ($y$)-Richtung möglich.

Absorption

Sie können ein beliebiges räumliches Absorptionsprofil definieren. In manchen Fällen ist es nützlich, eine künstliche Absorption in die Simulation einzubauen.

Optischer Input

Die Simulation startet immer mit einem gewissen Eingangs-Feld, das in die Faser eingeführt wird und über eine bestimmte Länge propagiert. Die Parameter sind:

• Wellenlänge
• eine Mode oder ein beliebig vorgegebenes räumliches Profil
• optional die Leistung, um das Profil zu normieren

Numerisches Gitter

Die Simulationen basieren auf numerischer Strahlpropagation. Die Parameter hierfür kann man als Nutzer festlegen.

Diagramme

Diverse Diagramme können erzeugt werden:

• radiale Modenfunktionen und Modenprofile (für einen Kern)
• Brechungsindexprofil (für die gesamte Anordnung)
• Feldverteilung in x-y-Ebene für eine oder mehrere ($z$)-Positionen
• Entwicklung der optischen Leistungen der einzelnen Moden in ($z$)-Richtung
• Leistungen als Funktionen der Wellenlänge

Einige Beispiele für Diagramme:

Siehe auch: Überblick über die Power Forms