Распределение пучка по сечению волокна?

Сообщение №64 от SBK 14 июня 2002 г. 15:09
Тема: Распределение пучка по сечению волокна?

Каким образом распределяется энергия пучка в градиентном и ступенчатом волокне по диаметру волокна? "Колокольчик" - это достаточно теоретически. Может ли образовываться "бублик" на выходе из волокна и при каких условиях?

Спасибо.

P.S. Забавно - сначала, вместо "бублика" я написал "бара..ка". Это слово было сочтено оскорбительным и сообщение не было отправлено :))


Отклики на это сообщение:

Если световод - одномодовый, то "колокольчик" однозначно,
если многомодовый или маломодовый, то "бублик" и много всего разного можно увидеть...

Читай книгу Снайдер и Лав по теории... :-))


> Каким образом распределяется энергия пучка в градиентном и ступенчатом волокне по диаметру волокна? "Колокольчик" - это достаточно теоретически. Может ли образовываться "бублик" на выходе из волокна и при каких условиях?

Если профиль одномодового волокна ступенчатый, то в жиле (в сердцевине если угодно) амплитуда электромагнитного поля представляет собой не что иное как функцию Бесселя, а в оболочке - модифицированную функцию Ханкеля. Интенсивность соответственно как квадрат этого добра.

Если "на пальцах", то это очень похоже на колокольчик или гаусс, но строго говоря, это не гаусс а именно бессель+ханкель, поскольку гаусс это самосогласованная форма поля в однородном пространстве, а тут понимаешь ступенька.

В одномодовом волокне с произвольным профилем, форма поля вообще говоря не может быть выражена какой-либо аналитической функцией, но её можно найти с большой точностью вычислительными методами.

Я "в молодости" написал простую программку на бейсике, которая рассчитывала форму поля двух первых мод исходя из заданного профиля, при этом порой получались забавные формы. Например если задать серцевину в виде кольца, то при определённых условиях, форма поля фундаментальной моды будет похожа на бублик, имеющая максимум интенсивности в кольце и спадающая по мере удаления от кольца как в оболочку, так и в центр световода. При этом волокно может оставаться одномодовым.



Уважаемый Компетитор!

Насколько я понимаю этот форум создан для студентов, поэтому прошу выражайтесь корректно.

Речь идет о ступечатых и градиентных световодах!
Никакой речи о световодах с W-структурой профиля показателя преломления (устоявшийся термин для световодов имеющих дополнительное "кольцо") не было.
Дополнение - такие световоды у нас еще называют световодами "с ушами"...

Поле первой (или основной) моды по теории для ступенчатых и градентных световодов Бессель-сердцевина и Ганкель(или Ханкель, говорят по-разному)-оболочка.
Дествительно в зависимости от начальных и граничных условий можно получить "забавные формы", но если речь идет об основной моде, то она в ступенчатых и градентных ОВС (одномодовых волоконных световодах) именно "колокольчик"(по терминалогии SBK).
При получении в результате "забавных форм" необходимо тщательно проверить граничные условия.

Не даром иногда, когда моделируют поведение (или еще что-нибудь) первой-основной моды в ступенчатых и градентных ОВС используют гауссовое распределение ППП (профиля показателя преломления).

И если Вы "запустили" свет в ступенчатый (или градентный) световод, а на выходе получили "бублик" или еще какую-нибудь "забавную форму", то у Вас маломодовый (или многомодовый) режим распростанения света на длине волны Вашего источника.

Или что тоже возможно:

- если световод совсем не ступенчатый (или не совсем градиентный, соответственно)... это тоже возможно... например, заготовка делалась методом MCVD и в центре ППП имеет большой провал... В этом случае, действительно, получаем ППП типа "кольца" и на выходе можно получить "бублик" и будет одномодовый режим.
- если Вы запустили свет "неправильно", т.е. возбудили оболочечные моде (кажется их еще называют шепчущими :-)), тогда тоже в некоторых случаях возможен "бублик".

P.S. Я очень уважаю старшее поколение, но попрошу не надо фраз "Я в молодости" и т.д.
Во-первых, если Вы хотите показать опыт, то нужно выражаться конкретно и точно, даже если разговор идет "на пальцах".
Во-вторых, такие фразы у студента могут вызвать подсознательное стремление "встать" на сторону автора, а это может быть опасно,
т.е. для того чтобы употреблять такие фразы нужно быть на 100% уверенным в своих словах. Ибо в противном случае, молодое поколение будет повторять ошибки.
А если полностью не уверен, то лучше промолчать, может студент со временем (ближе к зачету :-)) поймет сам...


> Насколько я понимаю этот форум создан для студентов, поэтому прошу выражайтесь корректно.

Уважаемый Ural,

Ещё раз внимательно просмотрев эти постинги, я пришёл к выводу, что наше с Вами понимание слова "корректность" существенно различается.

> Речь идет о ступечатых и градиентных световодах!
> Никакой речи о световодах с W-структурой профиля показателя преломления (устоявшийся термин для световодов имеющих дополнительное "кольцо") не было.

То, что я отклонился от начальных условий, на мой взгляд, вовсе не означает "некорректность". Да, речь шла о волокнах со ступенчатым и градиентным профилями.
Более того, я сразу написал, что говорю об одномодовых световодах, хотя автор вопроса не сообщил нам что-либо по этому поводу.

Моё сообщение никак не противоречит Вашему о том, что в случае с многомодовыми световодами всё зависит от условий возбуждения и распространения.
Я считаю, что человеку задавшему вопрос "при каких условиях это возможно" будет, по-крайней мере, не бесполезно получить информацию о том, о чём я говорил.
На мой взгляд, в моём сообщении не содержится некорректной информации по-сути там написанного.

> Поле первой (или основной) моды по теории для ступенчатых и градентных световодов Бессель-сердцевина и Ганкель(или Ханкель, говорят по-разному)-оболочка.

Вот именно это, на мой взгляд, и есть некорректное утверждение, поскольку в градиентном световоде, как известно, форма поля основной моды не является функцией Бесселя.

Данная конференция существенно отличается от обсуждения, например, проблем ремонта и обслуживания автомобиля на www.auto.ru, поэтому как человека, имеющего небольшой опыт работы в области волоконной оптики, меня "задевают" фразы типа "В световодах со смещенной дисперсией на 1,55 мкм свет распространяется в центре и поэтому...".
Собственно поэтому я и решил принять участие в данной конференции.

С уважением,

Компетитор


Уважаемый Компетитор,

Во-первых, предлагаю мир. :-))

Во-вторых, фраза: "В световодах со смещенной дисперсией на 1,55 мкм свет распространяется в центре и поэтому..." вырвана из контекста, поэтому трудно сказать, хорошая она или плохая...
Речь шла о том, что в световодах со смещенной дисперсией на 1,55 мкм (зарубежное: dispersion-shifted fibers, DSFs) радиус пятна моды для оценки микроизгибных потерь, ω_b, меньше чем с световодах со cтупенчатым профилем показателя преломления, типа SMF-28 компании Corning Glass. ( http://physics.nad.ru/fibboard/messages/50.html ) В связи с этим, плотность мощности излучения в сердцевине выше и световод можно изгибать немного сильнее, не боясь потери сигнала.
Следует отметить, что для многослойных световодов, таких как DSF, следует учитывать как нижнюю границу допустимого уровня потерь, определяемую значением ω_b, так и его верхнюю границу, определяемую значением "петермановского" радиуса пятна моды ω_pete.

В-третьих, большое спасибо за подправку о том, что "поскольку в градиентном световоде, как известно, форма поля основной моды не является функцией Бесселя". Конечно же, поперечные поля основных мод в градиентном световоде имеют гауссову зависимость от радиальной координаты.
Ошибка может быть была вызвана тем, что SBK спрашивал о полях типа "колокольчик", что вполне подходит для основных мод и ступенчатых, и градиентных световодов.
Причины отличия форм полей мод для указанных типов световодов от формы типа "колокольчик" я указывал в предыдущем сообщении.

С наилучшими пожеланиями,

Ural


Урал!
Привет, это Максим из Парижского Универа! Как дела? Нашел тебя только на этом форуме. Надеюсь, модер меня не прибъет за флейм... Отпиши по мылу, пообщаемся.
Максим.


> В одномодовом волокне с произвольным профилем, форма поля >вообще говоря не может быть выражена какой-либо >аналитической функцией, но её можно найти с большой >точностью вычислительными методами.

> Я "в молодости" написал простую программку на бейсике, >которая рассчитывала форму поля двух первых мод исходя из >заданного профиля, при этом порой получались забавные >формы. Например если задать серцевину в виде кольца, то >при определённых условиях, форма поля фундаментальной моды >будет похожа на бублик, имеющая максимум интенсивности в >кольце и спадающая по мере удаления от кольца как в >оболочку, так и в центр световода. При этом волокно может >оставаться одномодовым.

Интересное же у вас занятие "в молодости" было :)) Я сейчас занимаюсь такой же задачей только уже на с++. Если у вас ещё живы воспоминания об этой программке и алгоритмах, которые вы использовали, то я бы хотел задать вам несколько вопросов, если вы не против.. Наверное это проще будет сделать по e-mailу. Оставьте пожалуйста свой мэил, по которому с вами можно связаться.


> Если профиль одномодового волокна ступенчатый, то в жиле (в сердцевине если угодно) амплитуда электромагнитного поля представляет собой не что иное как функцию Бесселя, а в оболочке - модифицированную функцию Ханкеля. Интенсивность соответственно как квадрат этого добра.

Это вы, как я понял, говорили о компонентах поля вдоль оси волокна (Еz), но при вычислении амплитуды надо ещё учитывать присутствие радиальной состовляющей и состовляющей по углу поля. А если так, то не очевидно, что интенсивность будет (Бессель+Ханкель) в квадрате


> Я "в молодости" написал простую программку на бейсике, которая рассчитывала форму поля двух первых мод исходя из заданного профиля, при этом порой получались забавные формы. Например если задать серцевину в виде кольца, то при определённых условиях, форма поля фундаментальной моды будет похожа на бублик, имеющая максимум интенсивности в кольце и спадающая по мере удаления от кольца как в оболочку, так и в центр световода. При этом волокно может оставаться одномодовым.


Здравствуйте, я интересуюсь волокнами с произвольным показателем приломления, может у вас сохранились статьи, расчеты, програмки по этому вопросу. Очень бы хотелось пообщаться по этому вопросу. Лучше на e-mail: andreykv@rambler.ru

Заранее благодарен!


> Я сейчас занимаюсь такой же задачей только уже на с++. Если у вас ещё живы воспоминания об этой программке и алгоритмах, которые вы использовали, то я бы хотел задать вам несколько вопросов, если вы не против.. Наверное это проще будет сделать по e-mailу. Оставьте пожалуйста свой мэил, по которому с вами можно связаться.


Здравствуйте, я интересуюсь волокнами с произвольным показателем приломления, может у вас сохранились статьи, расчеты, програмки по этому вопросу. Очень бы хотелось пообщаться по этому вопросу. Лучше на e-mail: andreykv@rambler.ru

Заранее благодарен!


Ребят, если сможите, то найдите вот эту статью:

Geckeler S. ‘Practical Computation of single-Mode Optical Fiber Properties’. Siemens Forsch. – u. Entwickl. Ber. Bd. 14 (1985) Nr.3, pp. 353-357.

Тогда вы без особого труда сможите написать программку по расчету оптических характеристик (пятно моды, отсечка первой высшей моды, распределение поля, ну как следствие: хроматическую дисперсию).

Статья основана на решении скалярного волнового уравнения (!) и поэтому полученная программа будет иметь ограничения в применении, что однако не существенно для большинства волоконных световодов.


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100