スポットサイズと開口数の変換のためのテーパードホーリーファイバー
引用
テーパードホーリーファイバー; GE Town と JT Lizier
キーワード
- 穴あき光ファイバー
- テーパードファイバー
- 断熱テーパリング
- スポットサイズ変換
- 開口数変換
- 有効指数モデル
- 有限差分時間領域法 (FDTD)
簡単な
断熱テーパ型ホーリーファイバーは、標準的なステップインデックス型ファイバーテーパに伴う問題がなく、低損失で導波モードフィールド分布の大幅なスケーリングと再形成を実行できる可能性があります。
まとめ
断熱テーパー型ホーリーファイバー (HF) は、光ファイバーのスポットサイズと開口数の変換に潜在的に役立ちます。テーパー型 HF は、寸法が徐々に変化するホーリー光ファイバーです。この徐々に変化する寸法により、反射と放射による損失が最小限に抑えられ、広帯域インピーダンス変換とモードフィールド分布のスケーリングが可能になります。HF は全反射によって光を導きます。ファイバーに穴がないためコアが形成され、周囲の空孔の配列によって実効屈折率の低いクラッドが形成されます。
標準ステップ インデックス ファイバー (SIF) の主な問題は、統合光デバイス、導波管、半導体デバイスなどへの結合効率が低いことです。この非効率性は、モード フィールド分布の不一致と、有効インデックスまたは波動インピーダンスの変化によって生じます。結合損失を減らす標準的な方法は、導波管構造 (テーパーなど) で断熱遷移を使用することですが、この方法では誘導が弱いため、通常はマルチモード誘導または許容できない損失が発生します。
しかし、HF は SIF テーパーに関連する問題を克服し、低損失で導波モード フィールド分布の大幅なスケーリングと再形成を実行できる可能性があります。HFの有効な正規化周波数パラメータは、穴のピッチまたは導波路のサイズに比例して増加しません。これは、穴のあるクラッドの有効屈折率が波長に依存するためです。その結果、HF は、広範囲の波長にわたってシングル モードを維持するように設計できます。固定波長の場合、導波路のサイズを大幅に拡大しても、シングル モードを維持できます。導波モードの開口数と有効屈折率も、テーパー変換によって大幅に変化する可能性があります。テーパー HF は、両方向に有効です。
著者らはダウンテーパ HF の有限差分時間領域 (FDTD) 計算を提示し、短く最適形状のテーパを使用することで、損失を最小限に抑えながら大きなスポットサイズ変換係数が得られることを示しています。著者らは、軸方向に不均一なホーリーファイバー導波路における電磁波伝搬の FDTD シミュレーションを使用して、透過場と反射場を決定しました。著者らは、テーパ HF がさまざまな光学部品間の効率的な結合を提供できる可能性があると結論付けています。FDTD モデリングを使用して、ダウンテーパ ホーリーファイバーでスポットサイズが大幅に縮小することを実証しました。有効屈折率理論から、開口数の大幅な増加も期待されます。アップテーパもスポットサイズの拡大と開口数の縮小に同様に効果的であると期待されます。著者らは、周期的クラッド構造を持つ他の導波路にも同様の結論が当てはまると予想しています。
出典: https://lizier.me/joseph/publications/2001-TaperedHoleyFiber.pdf