Расчет параметров схемы прецизионного позиционирования каналов MDM на торце маломодового волоконного световода

Расчет параметров схемы прецизионного позиционирования каналов MDM на торце маломодового волоконного световода

Автор: Бурдин Антон Владимирович

Журнал: Инфокоммуникационные технологии @ikt-psuti

Рубрика: Технологии телекоммуникаций

Статья в выпуске: 3 т.14, 2016 года.

Бесплатный доступ

В работе представлена методика расчета параметров схемы прецизионного позиционирования каналов пространственного мультиплексора, реализующего технологию модового уплотнения (MDM - Mode Division Multiplexing), на торце возбуждаемого маломодового оптического волокна (ОВ) линии передачи. Предлагаемое решение базируется на совместном использовании известного метода интеграла перекрытия полей и ранее разработанной модификации приближения Гаусса, обобщенной на случай анализа кварцевых слабонаправляющих ОВ с одной внешней сплошной оболочкой и произвольным осесимметричным профилем показателя преломления. Данный подход позволяет непосредственно перейти к аналитической форме записи выражений для расчета коэффициентов связи мод произвольного порядка с учетом заданного радиального смещения. С помощью представленной методики проведен расчет параметров ввода 5 мод системы MDM в торец маломодового ОВ с диаметром сердцевины 42 мкм и уменьшенной дифференциальной модовой задержкой (ДМЗ). Показано, что при соответствующем сочетании значений радиуса пятна моды канала MDM и радиального рассогласования на вводе удается добиться передачи практически всей мощности вводимой моды MDM отдельной направляемой моде ОВ этого же азимутального порядка. На основании результатов проведенных теоретических расчетов получены практические рекомендации по выбору параметров схемы позиционирования каналов MDM на торце ОВ 42/125 с уменьшенной ДМЗ.

Еще

Модовое уплотнение каналов, диаметр пятна моды, маломодовые оптические волокна, оптические волокна с увеличенной эффективной площадью сечения, дифференциальная модовая задержка, прецизионное радиальное смещение, транспортные сети связи нового поколения

Еще

Короткий адрес: https://sciup.org/140191835

IDR: 140191835   |   DOI: 10.18469/ikt.2016.14.3.04

Список литературы Расчет параметров схемы прецизионного позиционирования каналов MDM на торце маломодового волоконного световода

  • T. Morioka. Recent progress in space-division multiplexed transmission technologies//OFC/NFOEC Technical Digest. -2013. -OW4F.2. -P. OW4F.2-1 -OW4F.2-4 DOI: 10.1364/OFC.2013.OW4F.2
  • Оптические волокна для линий связи/А.В. Листвин, В.Н. Листвин, Д.В. Швырков. -М.: ЛЕСАРарт, 2003. -288 с.
  • OFS. Few mode optical fiber series. OFS Fitel LLC. Product catalog, 2016//http://fiber-optic-catalog.ofsoptics.com/viewitems/few-mode-optical-fiber-series/few-mode-optical-fiber-series1
  • Kubota H., Morioka T. Few-mode optical fiber for mode-division multiplexing//Optical Fiber Technology. -2011. -vol. 17. -P. 490 -494 DOI: 10.1016/j.yofte.2011.06.011
  • Richardson D.J., Fini J.M., Nelson L.E. Space-division multiplexing in optical fibers//Nature Photonics. -2013. -V. 7, No 5. -P. 354 -362 DOI: 10.1038/nphoton.2013.94
  • Mizuno T., Takara H., Sano A., Miyamoto Yu. Dense space-division multiplexed transmission systems using multi-core and multi-mode fiber//IEEE Journal of Lightwave Technologies. -2016. -vol. 34(2). -P. 582 -592.
  • Stillard P., Molin D., Bigot-Astruc M., Amezcua-Correa A., de Jongh K., Achten F. 50 mm multimode fibers for mode division multiplexing//IEEE Journal of Lightwave Technologies. -2016. -vol. 34(8). -P. 1672 -1677.
  • Bottacchi S. Multi-Gigabit transmission over multimode optical fibre. Theory and design methods for 10GbE systems. West Sussex: John Wiley & Sons Ltd., 2006. -654 p.
  • Ferreira F.M., Fonseca D., da Silva H.J.A. Design of few-mode fibers with M-modes and low differential mode delay//IEEE Journal of Lightwave Technology. -2014. -32(3). -P. 353 -360.
  • Stillard P. Next-generation fibers for space-division-multiplexed transmission//IEEE Journal of Lightwave Technologies. -2015. -vol. 33(5). -P. 1092 -1099.
  • Snyder A.W., Love J. Optical waveguide theory, Chapman & Hall, 1983. -738 p.
  • Срапионов В.А. Связь мод в стыках оптических волокон с разбросом параметров//Электросвязь. -1985. -№10. -стр. 10 -12.
  • Gholami A., Molin D., Sillard P. Physical modeling of 10 GbE optical communication systems//IEEE Journal of Lightwave Technology. -2011. -vol. 29(1). -P. 115 -123.
  • Pepeljugoski P., Golowich S.E., Ritger A.J., Kolesar P., Ristetski A. Modeling and simulation of next-generation multimode fiber links//IEEE Journal of Lightwave Technology. -2003. -vol. 21(5). -P. 1242 -1255.
  • Bourdine A. Modeling and simulation of piecewise regular multimode fiber links operating in a few-mode regime//Advances in Optical Technologies. -2013. -vol. 2013. -P. 469389-1 -469389-18 DOI: 10.1155/2013/469389
  • Bunge C.-A., Choi S., Oh K. Analysis of ring launching scheme using hollow optical fibre mode converter for 10 Gps multimode fibre communication//Optical Fiber Technology. -2006. -vol. 12. -P. 48 -58 DOI: 10.1016/j.yofte.2005.05.001
  • Sim D.H., Takushima Y., Chung Y.C. High-speed multimode fiber transmission by using mode-field matched center-launching technique//IEEE Journal of Lightwave Technology. -2009. -vol. 27(8). -P. 1018 -1026.
  • Гурджи С.П., Каток В.Б. Расчет потерь в соединениях одномодовых световодов со сложным профилем показателя преломления//Электросвязь. -1990. -№10. -С. 25 -27.
  • Meunier J.P., Hosain S.I. An accurate splice loss analysis for single-mode graded-index fibers with mismatched parameters//IEEE Journal of Lightwave Technology. -1992. -vol. 10(11). -P. 1521 -1526.
  • Yu Q., Zongo P.-H., Facq P. Refractive index profile influences on mode coupling effects at optical fiber splices and connectors//IEEE Journal of Lightwave Technology. -1993. -vol. 11(8). -P. 1270 -1273.
  • Chandra R., Thyagarajan K., Ghatak A.K. Mode excitation by tilted and offset Gaussian beams in W-type fibers//Applied Optics. -1978. -vol. 17(17). -P. 2842 -2847 DOI: 10.1364/AO.17.002842
  • Авруцкий И.А, Сычугов В.А., Тищенко А.В. Исследование процессов возбуждения, излучения и отражения света в гофрированных волноводах//Труды ИОФАН. -1991. -Т. 34. -С. 3 -98.
  • Hosain S.I., Meunier J.P., Wang Z.H. Coupling efficiency of butt-joined planar waveguides with simultaneous tilt and transverse offset//IEEE Journal of Lightwave Technology. -1996. -vol. 14(5). -P. 901 -907.
  • Raddatz L., White I.H., Cunningham D.G., Nowell M.C. An experimental and theoretical study of the offset launch technique for the enhancement of the bandwidth of multimode fiber links//IEEE Journal of Lightwave Technology. -1998. -vol. 16(3). -P. 324 -331.
  • Webster M., Raddatz L., White I.H., Cunningham D.G. A statistical analysis of conditioned launch for Gigabit Ethernet links using multimode fiber//IEEE Journal of Lightwave Technology. -1999. -vol. 17(9). -P. 1532 -1541.
  • Бурдин А.В., Яблочкин К.А. Исследование дефектов профиля показателя преломления многомодовых оптических волокон кабелей связи//Инфокоммуникационные технологии. -2010. -№2. -С. 22 -27.
  • Bourdine A.V., Praporshchikov D.E., Yablochkin K.A. Investigation of defects of refractive index profile of silica graded-index multimode fibers//Proceedings of SPIE. -2011. -vol. 7992. -P. 799206-1 -799206-6 DOI: 10.1117/12.887258
  • Adams M.J. An introduction to optical waveguides. New York: John Wiley and Sons, 1981. -401 p.
  • Meher H., Hosain S.I. Variational approximations for single-mode graded-index fibers: some interesting applications//Journal of Optical Communications. -2003. -vol. 24(1). -P. 25 -30 DOI: 10.1515/JOC.2003.24.1.25
  • Sharma A., Hosain S.I., Ghatak A.K. The fundamental mode of graded-index fibres: simple and accurate variational methods//Optical and Quantum Electronics. -1982. -vol. 14(1). -P. 7 -15 DOI: 10.1007/BF00620905
  • Tewari R., Hosain S.I., Thyagarajan K. Scalar variational analysis of single mode fibers with Gaussian and smoothed-out profiles//Optics Communications. -1983. -vol. 48(3). -P. 176 -180.
  • Oksanen M.I., Lindell I.V. Variational analysis of anisotropic graded-index optical fibers//IEEE Journal of Lightwave Technology. -1989. -vol. 7(1). -P. 87 -91.
  • Ankiewicz A., Peng G.-D. Generalized Gaussian approximation for single-mode fibers//IEEE Journal of Lightwave Technology. -1992. -vol. 10(1). -P. 22 -27.
  • Holmes M.J., Spirit D.M., Payne F.P. New Gaussian-based approximation for modeling non-linear effects in optical fibers//IEEE Journal of Lightwave Technology. -1994. -vol. 12(2). -P. 193 -201
  • Wu M.-Sh., Lee M.-H., Tsai W.-H. Variational analysis of single-mode graded-core W-fibers//IEEE Journal of Lightwave Technology. -1996. -vol. 14(1). -P. 121 -125.
  • Bourdine A.V., Delmukhametov O.R. Calculation of transmission parameters of the launched higher-order modes based on the combination of a modified Gaussian approximation and a finite element method//Telecommunications and Radio Engineering. -2013. -vol. 72(2). -P. 111 -123 DOI: 10.1615/TelecomRadEng.v72.i2.30
  • Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов. -М.: Физматгиз, 1962. -1100 с.
  • Definition and test methods for the relevant parameters of single-mode fibres. ITU COM 15-273-E. 1996.
  • Dubois F., Emplit Ph., Hugon O. Selective mode excitation in graded-index multimode fiber by a computer-generated optical mask//Optics Letters. -1994. -vol. 19(7). -P. 433 -435 DOI: 10.1364/OL.19.000433
  • Karpeev S.V., Pavelyev V.S., Soifer V.A., Doskolovich L.L., Duparre M., Luedge B. Mode multiplexing by diffractive optical elements in optical telecommunication//Proceedings of SPIE. -2004. -vol. 5480. -P. 163 -165 DOI: 10.1117/12.558775
  • Noordegraaf D., Skovgaard P.M., Nielsen M.D., Bland-Hawthorn J. Efficient multi-mode to single-mode coupling in a photonic lantern//Optics Express. -2009. -vol. 17(3). -P. 1988 -1994 DOI: 10.1364/OE.17.001988
  • Leon-Saval S.G., Argyros A., Bland-Hawthorn J. Photonic lanterns: a study of light propagation in multimode to single-mode converters//Optics Express. -2010. -vol. 18(8). -P. 8430 -8439 DOI: 10.1364/OE.18.008430
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp