Теоретическое исследование и разработка «звездообразных» интегрально-оптических разветвителей оптического излучения
ВВЕДЕНИЕ
Задачи разделения или объединения оптических сигналов, отвода части излучения из одного канала в другие в оптический технике возникают регулярно. Данные задачи решаются с помощью волоконных и интегрально-оптических разветвителей [1]. Такие элементы представляют собой значительные нерегулярные участки оптической линии связи. В связи с этим возникает проблема анализа и расчета из-за появления излучаемых волн и, как следствие, потерь мощности оптического излучения.
Существует большое количество литературы, в которой можно встретить описание различных методов, при помощи которых анализируются оптические разветвители различной топологии.
Целью данной выпускной квалификационной работы является физико-математическое моделирование и расчёт параметров «звездообразных» многомодовых интегрально-оптических разветвителей оптического излучения.
Для достижение этой цели необходимо решить следующие задачи:
– разработать физико-математическую модель «звездообразного» разветвител
СОДЕРЖАНИЕ
Перечень сокращений и обозначений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1 Конструкции оптических разветвителей различных типов и их применение в системах оптической передачи информации различного назначения . . . . . . . . . . . . . . 6
2 Основы метода распространяющегося пучка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3 Специализированная промышленная программа расчёта элементов интегральной оптики и микрооптики методом распространяющегося пучка OptiBPM фирмы Optiwave . . . . . . . . . . 16
3.1 Общие сведения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.2 Интерфейс работы с программой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4 Расчёты в программе OptiBPM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.1 Расчёт звездообразного оптического разветвителя 2х2 . . . . . . . 27
4.2 Расчёт звёздообразного оптического разветвителя 4х4 . . . . . . . 32
5 Расчёт параметров многомодовых оптических волноводных разветвителей методом трассировки луча . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
5.1 Теоретические основы метода трассировки луча . . . . . . . . . . . . 39
5.2 Интерфейс программы Zemax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Список использованных источников 51
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Моделирование Шестиканального волоконно-оптического разветвителя / А. В. Лопатюк, Л. Н. Нигаматова, Ю. А. Хусаинова // Проблема современного физического образования – 2019 – С. 102–104
2 Зеленовский П. С. Основы интегральной и волоконной оптики: учебное пособие / П. С. Зеленовский – Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 2019 – 130 с. URL: https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/68355/1/978%E2%80%915%E2%80%917996-2529-0_2019.pdf
3 Учебные материалы ОКСО 210000. Элекстронная техника, радиотехника и связь. Лекции для преподавателей и студентов ВУЗ // Банк лекций SIBLEC.RU; [сайт]. – 2009 – URL: https://siblec.ru/telekommunikatsii/opticheskie-linii-svyazi-i-passivnye-komponenty-vosp/12-opticheskie-razvetviteli (дата обращения: 10.03.2023).
4 Создание интегральных звездообразных разветвителей / Е. М. Белый, К. А. Гарифуллина, Д. С. Козлов // Современные проблема физики, биофизики и инфокоммуникационных технологий – 2020 – № 9 – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sozdanie-integralnyh-zvezdoobraznyh-razvetviteley/viewer (дата посещения: 20.04.2023):
5 Модифицированный метод распространяющегося пучка и его применение к расчёту распространения в волноводах с изменяющимся профилем показателя преломления. / А. В. Гаврилов // Компьютерная оптика, том 32 – 2008 – № 1 – с.15–22.
6 Моделирование многосерцевидного оптического волокна при помощи среды моделирования OptiBPM / В. С. Кутенин, Д. В. Кусайкин // Уральский технологический институт связи и информатики – 2019 – URL: https://doicode.ru/doifile/lj/50/lj-05-2019-18.pdf – Дата публикации: 18.05.2019.
7 Технология оптических элементов в компьютерном моделировании оптико-электронных приборов / А. Г. Волобой, В. А. Галактионов, Д. Д. Жданов // "Информационные технологии в проектировании и производстве», – 2006 № 3 – с.46–56.
8 Шишаков К.В. Методическое пособие для выполнения лабораторных и курсовых работ в программном комплексе Zemax по учебному курсу «Прикл
Чтобы добавить новый материал, надо нажать правой кнопкой мыши на Dielectric и в открывшемся подменю нажать New. Откроется новое окно настройки материала, представленное на рисунке 8.
Рисунок 8 – Окно настройки материала
Как видно, данное окно позволяет дать новому материалу названия и указать его показатель преломления. При необходимости 3D анализа, параметры для 3D указываются отдельно. Так же для 3D есть возможность настроить коэффициенты электрооптических эффектов и указать различные показатели преломления для каждого направления хода излучения из возможных. Однако для анализа многомодового разветвителя достаточно настроить пункт 2D Isotropic.
Теперь необходимо настроить канал, по которому будет распространяться наше волокно. Для этого нажимаем пра