Структура нормальных мод в параллельных идеальных оптических волокнах с сильной связью
Автор: Алексеев Константин Николаевич, Баршак Елена Владимировна, Лапин Борис Петрович, Яворский Максим Александрович
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 6 т.44, 2020 года.
Бесплатный доступ
В данной работе исследовано влияние сильной эванесцентной связи на структуру нормальных мод системы параллельных идеальных многомодовых оптических волокон. С использованием формализма теории возмущений с вырождением на основе скалярного волноводного уравнения для этой системы получены аналитические выражения супермод высших порядков и определены их постоянные распространения. Показано, что структура мод в случае сильной эванесцентной связи совпадает с аналогичной структурой нормальных мод для слабо связанных параллельных волокон. Продемонстрировано, что наличие сильной связи приводит к модификации выражений для поляризационных поправок к скалярной постоянной распространения, для которых получены соответствующие аналитические выражения.
Связанные волокна, моды связанных волокон, оптический вихрь
Короткий адрес: https://sciup.org/140250061
IDR: 140250061 | DOI: 10.18287/2412-6179-CO-777
Список литературы Структура нормальных мод в параллельных идеальных оптических волокнах с сильной связью
- Jones, A.L. Coupling of optical fibers and scattering in fibers / A.L. Jones // Journal of the Optical Society of America B. - 1965. - Vol. 55, Issue 3. - P. 261-271. - DOI: 10.1364/JOSA.55.000261
- Hall, D.G. Selected papers on coupled-mode theory in guided-wave optics / D.G. Hall, B.J. Tompson. - Bellingham, Washington, USA: SPIE Optical Engineering Press, 1993. - 569 p.
- Barybin, A.A. Modern electrodynamics and coupled-mode theory: Application to guided-wave optics / A.A. Barybin, V.A. Dmitriev. - Princeton: Rinton Press, 2002. - 700 p. - 978-1-58949-007-9. ISBN: 978-1-58949-007-9
- Black, R.J. Optical waveguide modes: polarization, coupling and symmetry / R.J. Black, L. Gagnon. - New York: McGraw-Hill Education, 2010. - 208 p. - 978-0-07-162296-7. ISBN: 978-0-07-162296-7
- Joseph, T. Two-core fiber-based mode converter and mode demultiplexer / T. Joseph, J. John // Journal of the Optical Society of America B. - 2019. - Vol. 36, Issue 8. - P. 1987-1994. - DOI: 10.1364/JOSAB.36.001987
- Wang, G. High-sensitivity magnetic field sensor based on a dual-core photonic crystal fiber / G. Wang, Y. Lu, X. Yang, L. Duan, J. Yao // Applied Optics. - 2019. - Vol. 58, Issue 2. - P. 5800-5806. -
- DOI: 10.1364/AO.58.005800
- Miri, M.-A. Optical gradient forces between evanescently coupled waveguides / M.-A. Miri, M. Cotrufo, A. Alu // Optics Letters. - 2018. - Vol. 43, Issue 17. - P. 4104-4107. -
- DOI: 10.1364/OL.43.004104
- Christodoulides, D. Discretizing light behaviour in linear and nonlinear waveguide lattices / D. Christodoulides, F. Lederer, Y. Silberberg // Nature. - 2003. - Vol. 424. - P. 817-823. -
- DOI: 10.1038/nature01936
- Sumetsky, M. Uniform coil optical resonator and waveguide: transmission spectrum, eigenmodes, and dispersion relation / M. Sumetsky // Optics Express. - 2005. - Vol. 13, Issue 11. - P. 4331-4340. -
- DOI: 10.1364/OPEX.13.004331
- Ren, Y. Tapered Optical fiber loops and helices for integrated photonic device characterization and microfluidic roller coasters / Y. Ren, R. Zhang, C. Ti, Y. Liu // Optica. - 2016. - Vol. 3, Issue 11. - P. 1205-1208. -
- DOI: 10.1364/OPTICA.3.001205
- Yuan, S. Mode coupling in a terahertz multi-mode whispering-gallery-mode resonator / S. Yuan, L. Chen, Z. Wang, R. Wang, X. Wu, X. Zhang // Optics Letters. - 2019. - Vol. 44, Issue 8. - P. 2020-2023. -
- DOI: 10.1364/OL.44.002020
- Nye, J.F. Dislocations in wave trains / J.F. Nye, M.V. Berry // Proceedings of the Royal Society A. - 1974. - Vol. 336, Issue 1605. - P. 165-190. -
- DOI: 10.1098/rspa.1974.0012
- Leake, K.D. All-optical particle trap using orthogonally intersecting beams [Invited] / K.D. Leake, A.R. Hawkins, H. Schmidt // Photonics Research. - 2013. - Vol. 1, Issue 1. - P. 47-51. -
- DOI: 10.1364/PRJ.1.000047
- Bernet, S. Quantitative imaging of complex samples by spiral phase contrast microscopy / S. Bernet, A. Jesacher, S. Fürhapter, C. Maurer, M. Ritsch-Marte // Optics Express. - 2006. - Vol. 14, Issue 9. - P. 3792-3805. -
- DOI: 10.1364/OE.14.003792
- Mari, E. Fabrication and testing of I=2 optical vortex phase masks for coronography / E. Mari, G. Anzolin, F. Tamburini, M. Prasciolu, G. Umbriaco, A. Bianchini, C. Barbieri, F. Romanato // Optics Express. - 2010. - Vol. 18, Issue 3. - P. 2339-2344. -
- DOI: 10.1364/OE.18.002339
- Mirhosseini, M. High-dimensional quantum cryptography with twisted light / M. Mirhosseini, O.S. Magaña-Loaiza, M.N. O'Sullivan, B. Rodenburg, M. Malik, M.P.J. Lavery, M.J. Padgett, D.J. Gauthier, R.W. Boyd // New Journal of Physics. - 2015. - Vol. 17. - 033033.
- Wang, J. Advances in communications using optical vortices / J. Wang // Photonics Research. - 2016. - Vol. 4, Issue 5. - P. B14-B28. -
- DOI: 10.1364/PRJ.4.000B14
- Alexeyev, C.N. Higher order modes of coupled optical fibers / C.N. Alexeyev, N.A. Boklag, M.A. Yavorsky // Journal of Optics. - 2010. - Vol. 12, Issue 11. - 115704. -
- DOI: 10.1088/2040-8978/12/11/115704
- Alexeyev, C.N. Tunneling of orbital angular momentum in parallel optical waveguides / C.N. Alexeyev, N.A. Boklag, T.A. Fadeyeva, M.A. Yavorsky // Journal of Optics. - 2011. - Vol. 13, Issue 6. - 064012.
- Turpin, A. Engineering of orbital angular momentum supermodes in coupled optical waveguides / A. Turpin, G. Pelegrí, J. Polo, J. Mompart, V. Ahufinger // Scientific Reports. - 2017. - Vol. 7. - 44057. -
- DOI: 10.1038/srep44057
- Zhang, Z. Low-crosstalk orbital angular momentum fiber coupler design / Z. Zhang, J. Gan, X. Heng, M. Li, J. Li, S. Xu, Z. Yang // Optics Express. - 2017. - Vol. 25, Issue 10. - P. 11200-11209. -
- DOI: 10.1364/OE.25.011200
- Alexeyev, C.N. Inversion of the topological charge of optical vortices in a coil fiber resonator / C.N. Alexeyev, A.V. Milodan, M.C. Alexeyeva, M.A. Yavorsky // Optics Letters. - 2016. - Vol. 41, Issue 7. - P. 1526-1529. -
- DOI: 10.1364/OL.41.001526
- Alexeyev, C.N. Transmission of optical vortices through fiber loop resonators / C.N. Alexeyev, E.V. Barshak, B.P. Lapin, M.A. Yavorsky // Optics Letters. - 2019. - Vol. 44, Issue 16. - P. 4044-4047. -
- DOI: 10.1364/OL.44.004044
- Zheng, J. Wavelength-switchable vortex beams based on a polarization-dependent microknot resonator / J. Zheng, A. Yang, T. Wang, X. Zeng, N. Cao, M. Liu, F. Pang, T. Wang // Photonics Research. - 2018. - Vol. 6, Issue 5. - P. 396-402. -
- DOI: 10.1364/PRJ.6.000396
- Alexeyev, C.N. Topological resonances, super-efficient OAM control and spin-orbit interaction enhancement in fiber loop resonators / C.N. Alexeyev, E.V. Barshak, B.P. Lapin, M.A. Yavorsky // Physical Review A. - 2020. - Vol. 101, Issue 6. - 063801. -
- DOI: 10.1103/PhysRevA.101.063801
- Snyder, A.W. Optical waveguide theory / A.W. Snyder, J.D. Love. - London, New York: Chapman and Hall, 1985. - 750 p. - 978-0-412-09950-2.
- ISBN: 9780412099502
- Fleming, J.W. Dispersion in GeO2-SiO2 glasses / J.W. Fleming // Applied Optics. - 1984. - Vol. 23, Issue 24. - P. 4486-4493. -
- DOI: 10.1364/AO.23.004486
- Napiorkowski, M. Scaling effects in resonant coupling phenomena between fundamental and cladding modes in twisted microstructured optical fibers / M. Napiorkowski, W. Urbanczyk // Optics Express. - 2018. - Vol. 26, Issue 9. - P. 12131-12143. -
- DOI: 10.1364/OE.26.012131
Статья научная
