Файл: Введение Расчет параметров пленочного волновода.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Реферат

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.11.2023

Просмотров: 70

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Содержание


  1. Введение……………………………………………………………………2

  2. Расчет параметров пленочного волновода……………………………….3

  3. Расчет полоскового направленного ответвителя……………………….16

  4. Расчет характеристических параметров одномодовых оптических волокон…………………………………………………………………….

  5. Оценка искажения импульсов при распространении по оптическим волокнам…………………………………………………………………...

  6. Заключение………………………………………………………………..

  7. Список литературы……………………………………………………….


Введение

Данная курсовая работа направлена на закрепление знаний по курсу “Основы волноводной фотоники и оптоинформатики”. Работа состоит из четырех разделов:

Были произведены расчёты и построены графики по четырем разделам:

-расчет параметров пленочного волновода;

-расчет полоскового направленного ответвителя;

-расчет характеристических параметров одномодовых оптических волокон;

-оценка искажения импульсов при распространении по оптическим волокнам.

I часть. Расчет параметров пленочного волновода.

По предварительным данным параметров сред, используемых в пленочных волноводах, согласно вашему варианту, а также длины волны источника излучения и количеству мод, рассчитать:

  1. Параметры V, u, ν для всех мод m (где m = 0,1,2,3) и заполнить таблицу.

  2. Толщину пленочного волновода, при котором обеспечивается передача всех требуемых мод.

  3. Значение постоянной распространения в центральной среде β, коэффициенты затухания в подложке γ12, в верхней среде γ13 для всех мод m. Найти углы лучей ψ, соответствующие распространяемым модам, а также коэффициент замедления nm, скорость сm всех мод в пленочном волноводе. Заполнить таблицу.

  4. Величину временного запаздывания между основной и последней модой на единицу длины метра, а также на расстоянии 10м. Основываясь на полученных данных и учитывая, что мощность сигнала распределяется между модами (не учитывать потери в волноводе), оценить максимальную скорость передачи для такого пленочного волновода на расстоянии 10м. По результатам расчета сделать вывод о возможных областях применения пленочного оптического волновода.

  5. Рассчитать нормированные распределения электрического поля, интенсивности всех мод в поперечном сечении пленочного волновода. Заполнить таблицу. Нарисовать нормированные зависимости полученных распределений от поперечной координаты х (х = -6d/8 ÷ с шагом d/8).

Решение:

n1
n2
n3
λ, мкм
Кол-во мод

1,6
1,5
1,5
1,1
4

Таблица 1.1 – Исходные данные.

Где n1 – показатель преломления центральной среды,

n2 – показатель преломления нижней среды,

n3 – показатель преломления верхней среды,

λ – длина волны источника излучения,

Волновод несимметричный, т. к. n2 ≠ n3.

  1. Графическим способом найдем u, ν. Полученные значения занесем в таблицу 1.2.



Рисунок 1.1 – Взаимозависимости параметров V, u и ν для

несимметричного пленочного волновода.


Параметр

Индекс моды m
u
ν
V
β, 1/м
γ12 1/м
γ131/м
ψ
nm
сm, м/с

0
0,9π
3,8π
12,26








1,59


1
1,8π
3,4π
12,08








1,58


2
2,6π
2,8π
12








1,55


3
3,4π
1,8π
12,08








1,52


Таблица 1.2 – Рассчитанные параметры.

  1. Найдем V, результат запишем в таблицу 1.2:

, значит











  1. Найдем толщину пленочного волновода d, при котором обеспечивается передача всех требуемых мод:





, выразим из формулы d, получаем





  1. Найдем значение постоянной распространения в центральной среде β. Для этого рассчитаем k1 (волновой вектор в центральной среде):



Зная k1, можем рассчитать значение постоянной распространения в центральной среде β. Получившееся значение запишем в таблицу 1.2:











  1. Найдем коэффициенты затухания в подложке γ12 для всех мод. Результат запишем в таблицу 1.2.











  1. Найдем коэффициенты затухания в верхней среде γ13 для всех мод m. Результат запишем в таблицу 1.2:



  1. Найдем углы лучей ψ, соответствующие распространяемым модам. Результат запишем в таблицу 1.2:











  1. Найдем коэффициент замедления nm всех мод в пленочном волноводе. Результат запишем в таблицу 1.2:













  1. Найдем скорость сm всех мод в пленочном волноводе. Результат запишем в таблицу 1.2:



где – скорость света в свободном пространстве










  1. Рассчитаем нормированные распределения электрического поля, интенсивности всех мод в поперечном сечении пленочного волновода. Заполним таблицу 1.3.

Индекс моды
Расстояние х
-6d/8
-5d/8
-d/2
-3d/8
-d/4
-d/8
0
d/8
d/4
3d/8
d/2
5d/8
6d/8


m = 0


0,007
0,035
0,15
0,48
0,76
0,93
1
0,93
0,76
0,48
0,15
0,035
0,007


m = 1


-0,02
-0,08
-0,3
-0,85
-0,98
-0,64
0
0,64
0,98
0,85
0,3
0,08
0,02


m = 2


-0,065
-0,19
-0,58
-0,99
-0,45
0,52
1
0,52
-0,45
-0,99
-0,58
-0,19
-0,065

m = 3


0,2
0,4
0,8
0,76
-0,45
-0,97
0
0,97
0,45
-0,76
-0,8
-0,4
-0,2

Таблица 1.3 – Рассчитанные параметры

Распределения электрического поля в поперечном сечении определяются:



Распределения электрического поля вне пленки определяются:



Расчёт для m=0

=0.007

=0.035

= =0.15



=0.76

=0.93

=1

=0.93

=0.76

=0.48

=0.15

=0.035

=0.007



Рисунок 1.2 – Типичное распределение электрического поля мод пленочного оптического волновода

Расчёт для m=1 =-0.02

-0.08

-0.3

















Смотрите также файлы