ОПТИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ ПРИ ИЗГИБЕ ОДНОМОДОВОГО МИКРОСТРУКТУРИРОВАННОГО СВЕТОВОДА С БОЛЬШОЙ СЕРДЦЕВИНОЙ

Гатчин Юрий Арменакович, Дукельский Константин Владимирович, Бондаренко Игорь Борисович, Садыков Аскарбек Амиркулович, Демидов Владимир Витальевич, Тер-Нерсесянц Егише Вавикович

doi:10.17586/2226-1494-2015-15-2-246-252

2015 , ТОМ 15, НОМЕР 2 ( март-апрель )

ISSN 2226-1494 (print), ISSN 2500-0373 (online)

Меню

Публикации

Главный редактор

НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор

Партнеры

doi: 10.17586/2226-1494-2015-15-2-246-252

УДК 681.7

ОПТИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ ПРИ ИЗГИБЕ ОДНОМОДОВОГО МИКРОСТРУКТУРИРОВАННОГО СВЕТОВОДА С БОЛЬШОЙ СЕРДЦЕВИНОЙ

Гатчин Ю.А., Дукельский К.В., Бондаренко И.Б., Садыков А.А., Демидов В.В., Тер-Нерсесянц Е.В.

Читать статью полностью

Язык статьи - Русский

Ссылка для цитирования: Гатчин Ю.А., Дукельский К.В., Бондаренко И.Б., Садыков А.А., Демидов В.В., Тер-Нерсесянц Е.В. Оптические потери при изгибе одномодового микроструктурированного световода с большой сердцевиной // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. Том 15. № 2. С. 246–252.

Аннотация

Проведено исследование оптических потерь при изгибе одномодового микроструктурированного световода на основе нелегированного кварцевого стекла с сердцевиной диаметром от 20 до 35 мкм и повышенным относительным содержанием воздуха в дырчатой оболочке. С использованием метода эквивалентного ступенчатого профиля показателя преломления в приближении волноводных параметров микроструктурированного световода (нормированных частоте и поперечном коэффициенте затухания) проанализировано влияние изгиба на спектральное положение границы коротковолнового вытекания мощности основной моды в конструкционную оболочку из кварцевого стекла. По результатам измерения спектральных характеристик затухания излучения в рассматриваемых волокнах обнаружено хорошее соответствие расчетных и экспериментальных данных. Показано, что увеличение степени содержания воздуха в дырчатой оболочке приводит к расширению упомянутой границы в область меньших значений длины волны передаваемого излучения на величину от 150 до 800 нм в зависимости от размеров сердцевины и условий намотки волокна. При этом режим распространения единственной поперечной моды устанавливается на длине световода 5–10 м за счет существенной разницы в потерях мощности основной и высшей направляемых мод, достигаемой при изгибе волокна. Значение оптических потерь во всех исследованных образцах волокон составило не более 10 дБ/км на длине волны λ = 1550 нм. Результаты исследования могут найти применение при проектировании мощных лазерных систем, основными требованиями которых являются сравнительно большой размер модового пятна и высокое качество выходного излучения.

Ключевые слова: микроструктурированный световод, одномодовый режим, большая сердцевина, оптические потери, изгибные потери

Список литературы

1. Tunnermann A., Schreiber T., Roser F., Liem A., Hofer S., Zellmer H., Nolte S., Limpert J. The renaissance and bright future of fibre lasers // Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. 2005. V. 38. N 9. P. S681–S693. doi: 10.1088/0953-4075/38/9/016

2. Taverner D., Richardson D.J., Dong L., Caplen J.E., Williams K., Penty R.V. 158-μJ pulses from a singletransverse- mode, large-mode-area erbium-doped fiber amplifier // Optics Letters. 1997. V. 22. N 6. P. 378–380.

3. Baggett J.C., Monro T.M., Furusawa K., Richardson D.J. Comparative study of large-mode holey and conventional fibers // Optics Letters. 2001. V. 26. N 14. P. 1045–1047.

4. Russell P.St.J. Photonic-crystal fibers // Journal of Lightwave Technology. 2006. V. 24. N 12. P. 4729–4749. doi: 10.1109/JLT.2006.885258

5. Birks T.A., Knight J.C., Russell P.St.J. Endlessly single-mode photonic crystal fiber // Optics Letters. 1997. V. 22. N 13. P. 961–963.

6. Broeng J., Mogilevtsev D., Barkou S.E., Bjarklev A. Photonic crystal fibers: a new class of optical waveguides // Optical Fiber Technology. 1999. V. 5. N 13. P. 305–330. doi: 10.1006/ofte.1998.0279

7. Mortensen N.A. Effective area of photonic crystal fibers // Optics Express. 2002. V. 10. N 7. P. 341–348.

8. Mortensen N.A., Nielsen M.D., Folkenberg J.R., Petersson A., Simonsen H.R. Improved large-mode-area endlessly single-mode photonic crystal fibers // Optics Letters. 2003. V. 28. N 6. P. 393–395.

9. Nielsen M.D., Mortensen N.A., Albertsen M., Folkenberg J.R., Bjarklev A., Bonacinni D. Predicting macrobending loss for large-mode area photonic crystal fibers // Optics Express. 2004. V. 12. N 8. P. 1775–1779. doi: 10.1364/OPEX.12.001775

10. Агрузов П.М., Дукельский К.В., Козлов А.С., Комаров А.В., Петров М.П., Тер-Нерсесянц Е.В., Хохлов А.В., Шевандин В.С. Модовый состав дырчатых волокон с большой семиэлементной сердцевиной // Оптический журнал. 2008. Т. 75. № 11. С. 73–76.

11. Агрузов П.М., Дукельский К.В., Комаров А.В., Тер-Нерсесянц Е.В., Хохлов А.В., Шевандин В.С. Разработка микроструктурированных световодов с большой сердцевиной и исследование их оптических свойств // Оптический журнал. 2010. Т. 77. № 1. С. 77–81.

12. Демидов В.В., Дукельский К.В., Шевандин В.С. Модовый состав излучения в микроструктурированных световодах со смещенной сердцевиной // Оптический журнал. 2010. Т. 77. № 6. С. 55–60.

13. Демидов В.В., Дукельский К.В., Тер-Нерсесянц Е.В., Шевандин В.С. Микроструктурированные одномодовые световоды на основе явления дифференциального модового затухания // Оптический журнал. 2012. Т. 79. № 1. С. 52–57.

14. Sakai J., Kimura T. Bending loss of propagation modes in arbitrary-index profile optical fibers // Applied Optics. 1978. V. 17. N 10. P. 1499–1506.

15. Sakai J. Simplified bending loss formula for single-mode optical fibers // Applied Optics. 1979. V. 18. N 7. P. 951–952.

16. Saitoh K., Koshiba M. Empirical relations for simple design of photonic crystal fibers // Optics Express. 2005. V. 13. N 1. P. 267–274. doi: 10.1364/OPEX.13.000267

17. Дукельский К.В., Кондратьев Ю.Н, Хохлов А.В., Шевандин В.С., Желтиков А.М., Коноров С.О., Серебрянников Е.Е., Сидоров-Бирюков Д.А., Федотов А.Б., Семенов С.Л. Микроструктурированные

световоды с кварцевой сердцевиной для получения спектрального суперконтинуума в фемтосекундном диапазоне // Оптический журнал. 2005. Т. 72. № 7. С. 57–59.

18. Демидов В.В., Дукельский К.В., Тер-Нерсесянц Е.В., Шевандин В.С. Исследование одномодового режима работы микроструктурированных световодов с каналами вытекания излучения // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 5. С. 65–70.

19. Berenger J.-P. A perfectly matched layer for the absorption of electromagnetic waves // Journal of Computational Physics. 1994. V. 114. N 2. P. 185–200. doi: 10.1006/jcph.1994.1159

20. Агрузов П.М., Дукельский К.В., Ильичев И.В., Козлов А.С., Шамрай А.В., Шевандин В.С. Исследование волноводных свойств маломодовых микроструктурированных волокон с большой сердцевиной // Квантовая электроника. 2010. Т. 40. № 3. С. 254–258.

21. Mortensen N.A., Folkenberg J.R. Low-loss criterion and effective area considerations for photonic crystal fibres // Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. 2003. V. 5. N 3. P. 163–167. doi: 10.1088/1464-4258/5/3/303

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License