tuzsutТруды учебных заведений связиProceedings of Telecommunication Universities1813-324X2712-8830СПбГУТ10.31854/1813-324x-2017-3-3-37-42tuzsut-225Research ArticleСтатьиКвазиодномодовые световоды с увеличенным размером сердцевины на основе микроструктур негексагонального типаQuasi-Single-Mode Fibers with Increased Core Size Based on Non-Hexagonal Type MicrostructuresГатчинЮ. А.GatchinY.

ГАТЧИН Юрий Арменакович, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры проектирования и безопасности компьютерных систем Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики,

Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация

gatchin@mail.ifmo.ruДемидовВ. В.DemidovV.

ДЕМИДОВ Владимир Витальевич, научный сотрудник АО «Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения Всероссийского научного центра «Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова»

Санкт-Петербург, 192171, Российская Федерация

demidov@goi.ruДукельскийК. В.DukelskiiK.

ДУКЕЛЬСКИЙ Константин Владимирович, кандидат технических наук, доцент, проректор по научной работе Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, доцент кафедры проектирования и безопасности компьютерных систем Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики

Санкт-Петербург, Российская Федерация

Тер-НерсесянцЕ. В.Ter-NersesyantsE.

ТЕР-НЕРСЕСЯНЦ Егише Вавикович, кандидат технических наук, начальник лаборатории оптических волокон АО «Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения Всероссийского научного центра «Государственный оптический институт им. С.В. Вавилова»

Санкт-Петербург, 192171, Российская Федерация

ter@goi.ruСанкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптикиРоссияSaint Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and OpticsRussian FederationНаучно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения Всероссийского научного центра «Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова»РоссияResearch and Technological Institute of Optical Materials All-Russia Scientific Center "S.I. Vavilov State Optical Institute"Russian FederationСанкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики; Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-БруевичаРоссияSaint Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics; The Bonch-Bruevich Saint-Petersburg State University of TelecommunicationsRussian Federation201720092017333742Copyright © Гатчин Ю.А., Демидов В.В., Дукельский К.В., Тер-Нерсесянц Е.В., 20172017Гатчин Ю.А., Демидов В.В., Дукельский К.В., Тер-Нерсесянц Е.В.Gatchin Y., Demidov V., Dukelskii K., Ter-Nersesyants E.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tuzs.sut.ru/jour/article/view/225

Численно проанализированы возможности кварцевых микроструктур с большой, диаметром 40 мкм, сердцевиной и негексагональной (круговой) ориентацией пустот в светоотражающей оболочке для улучшения направляемых свойств фундаментальной (LP01) моды в условиях макроизгиба. Установлено, что критерием достижения одномодового режима распространения излучения в подобных оптических элементах является высокий уровень затухания поляризационной компоненты HE21 пространственной моды LP11.

The capabilities of silica-based microstructures with a large (40 μm in diameter) core and a nonhexagonal (circular) distribution of voids in the cladding for enhancement of the fundamental (LP01) mode confinement under bent condition are analyzed numerically. It has been determined that the criterion for obtaining a single-mode propagation in such optical elements is a high level of attenuation for the polarization component HE21 of the higher-order mode LP11.

микроструктурированный световодбольшая сердцевинаодномодовый режимфундаментальная модавысшая модапотери излученияmicrostructured fiberlarge coresingle-mode regimefundamental modehigher-order modeoptical lossesРабота выполнена при частичной государственной финансовой поддержке ведущих университетов РФ (субсидия 074-U01).ReferencesBirks T.A., Knight J.C., Russell P.St.J. Endlessly Single-Mode Photonic Crystal Fiber // Opt. Lett. 1997. Vol. 22. No. 13. PP. 961–963.Birks T.A., Knight J.C., Russell P.St.J. Endlessly Single-Mode Photonic Crystal Fiber // Opt. Lett. 1997. Vol. 22. No. 13. PP. 961–963.Knight J.C., Birks T.A., Russell P.St.J., de Sandro J.P. Properties of Photonic Crystal Fiber and the Effective Index Model // J. Opt. Soc. Am. A. 1998. Vol. 15. No. 3. PP. 748–752.Knight J.C., Birks T.A., Russell P.St.J., de Sandro J.P. Properties of Photonic Crystal Fiber and the Effective Index Model // J. Opt. Soc. Am. A. 1998. Vol. 15. No. 3. PP. 748–752.Mortensen N.A., Nielsen M.D., Folkenberg J.R., Petersson A., Simonsen H.R. Improved Large-Mode-Area Endlessly Single-Mode Photonic Crystal Fibers // Opt. Lett. 2003. Vol. 28. No. 6. PP. 393–395.Mortensen N.A., Nielsen M.D., Folkenberg J.R., Petersson A., Simonsen H.R. Improved Large-Mode-Area Endlessly Single-Mode Photonic Crystal Fibers // Opt. Lett. 2003. Vol. 28. No. 6. PP. 393–395.Mortensen N.A., Folkenberg J.R. Low-Loss Criterion and Effective Area Considerations for Photonic Crystal Fibres // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2003. Vol. 5. No. 3. PP. 163–167.Mortensen N.A., Folkenberg J.R. Low-Loss Criterion and Effective Area Considerations for Photonic Crystal Fibres // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2003. Vol. 5. No. 3. PP. 163–167.Nielsen M.D., Mortensen N.A., Albertsen M., Folkenberg J.R., Bjarklev A., Bonacinni D. Predicting Macrobending Loss for Large-Mode Area Photonic Crystal Fibers // Opt. Express. 2004. Vol. 12. No. 8. PP. 1775–1779.Nielsen M.D., Mortensen N.A., Albertsen M., Folkenberg J.R., Bjarklev A., Bonacinni D. Predicting Macrobending Loss for Large-Mode Area Photonic Crystal Fibers // Opt. Express. 2004. Vol. 12. No. 8. PP. 1775–1779.Nielsen M.D., Folkenberg J.R., Mortensen N.A. Single-Mode Photonic Crystal Fiber with an Effective Area of 600 μm2 and Low Bending Loss // Electron. Lett. 2003. Vol. 39. No. 25. PP. 1802–1803.Nielsen M.D., Folkenberg J.R., Mortensen N.A. Single-Mode Photonic Crystal Fiber with an Effective Area of 600 μm2 and Low Bending Loss // Electron. Lett. 2003. Vol. 39. No. 25. PP. 1802–1803.Minkovich V.P., Kir'yanov A.V., Sotsky A.B., Sotskaya L.I. Large-Mode-Area Holey Fibers with a Few Air Channels in Cladding: Modeling And Experimental Investigation of the Modal Properties // J. Opt. Soc. Am. B. 2004. Vol. 21. No. 6. PP. 1161–1169.Minkovich V.P., Kir'yanov A.V., Sotsky A.B., Sotskaya L.I. Large-Mode-Area Holey Fibers with a Few Air Channels in Cladding: Modeling And Experimental Investigation of the Modal Properties // J. Opt. Soc. Am. B. 2004. Vol. 21. No. 6. PP. 1161–1169.Демидов В.В., Дукельский К.В., Тер-Нерсесянц Е.В., Шевандин В.С. Исследование одномодового режима работы микроструктурированных световодов с каналами вытекания излучения // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 5. С. 65–70.Демидов В.В., Дукельский К.В., Тер-Нерсесянц Е.В., Шевандин В.С. Исследование одномодового режима работы микроструктурированных световодов с каналами вытекания излучения // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 5. С. 65–70.Гатчин Ю.А., Дукельский К.В., Бондаренко И.Б., Садыков А.А., Демидов В.В., Тер-Нерсесянц Е.В. Оптические потери при изгибе одномодового микроструктурированного световода с большой сердцевиной // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. Т. 15. № 2. С. 246–252.Гатчин Ю.А., Дукельский К.В., Бондаренко И.Б., Садыков А.А., Демидов В.В., Тер-Нерсесянц Е.В. Оптические потери при изгибе одномодового микроструктурированного световода с большой сердцевиной // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. Т. 15. № 2. С. 246–252.Demidov V.V., Dukelskii K.V., Shevandin V.S. Novel Bend-Resistant Design of Single-Mode Microstructured Fibers // The European Conference on Lasers and Electro-Optics. 2011. Vol. CE4. PP. CE4_5.Demidov V.V., Dukelskii K.V., Shevandin V.S. Novel Bend-Resistant Design of Single-Mode Microstructured Fibers // The European Conference on Lasers and Electro-Optics. 2011. Vol. CE4. PP. CE4_5.Демидов В.В., Дукельский К.В., Тер-Нерсесянц Е.В., Шевандин В.С. Микроструктурированные одномодовые световоды на основе явления дифференциального модового затухания // Оптический журнал. 2012. Т. 79. № 1. С. 52–57.Демидов В.В., Дукельский К.В., Тер-Нерсесянц Е.В., Шевандин В.С. Микроструктурированные одномодовые световоды на основе явления дифференциального модового затухания // Оптический журнал. 2012. Т. 79. № 1. С. 52–57.Demidov V., Dukel'skii K., Shevandin V. Design and Characterization of Single-Mode Microstructured Fibers with Improved Bend Performance // Selected Topics on Optical Fiber Technology. 2012. PP. 447–472.Demidov V., Dukel'skii K., Shevandin V. Design and Characterization of Single-Mode Microstructured Fibers with Improved Bend Performance // Selected Topics on Optical Fiber Technology. 2012. PP. 447–472.Demidov V.V., Dukel'skii K.V., Pasishnik A.S., Shevandin V.S. Large-Core Photonic Crystal Fibers: Efficient Cladding Designs for Strong Single-Mode Propagation with Low Optical Losses // Workshop on Specialty Optical Fibers and their Applications. 2013. Vol. F2. P. F2.18.Demidov V.V., Dukel'skii K.V., Pasishnik A.S., Shevandin V.S. Large-Core Photonic Crystal Fibers: Efficient Cladding Designs for Strong Single-Mode Propagation with Low Optical Losses // Workshop on Specialty Optical Fibers and their Applications. 2013. Vol. F2. P. F2.18.Demidov V., Ter-Nersesyants E. New Possibilities of Higher-Order Mode Filtering in Large-Mode-Area Photonic Crystal Fibers // Proc. SPIE. 2014. Vol. 9128. P. 91280S.Demidov V., Ter-Nersesyants E. New Possibilities of Higher-Order Mode Filtering in Large-Mode-Area Photonic Crystal Fibers // Proc. SPIE. 2014. Vol. 9128. P. 91280S.www.comsol.com.www.comsol.com.Saitoh K., Koshiba M. Full-Vectorial Imaginary-Distance Beam Propagation Method Based on a Finite Element Scheme: Application to Photonic Crystal Fibers // IEEE J. Quant. Electron. 2002. Vol. 38. No. 7. PP. 927–933.Saitoh K., Koshiba M. Full-Vectorial Imaginary-Distance Beam Propagation Method Based on a Finite Element Scheme: Application to Photonic Crystal Fibers // IEEE J. Quant. Electron. 2002. Vol. 38. No. 7. PP. 927–933.Агравал Г. Нелинейная волоконная оптика: Пер. с англ. М.: Мир. 1996. 323 с.Агравал Г. Нелинейная волоконная оптика: Пер. с англ. М.: Мир. 1996. 323 с.Olszewski J., Szpulak M., Urbanczyk W. Effect of Coupling Between Fundamental and Cladding Modes on Bending Losses in Photonic Crystal Fibers // Opt. Express. 2005. Vol. 13. No. 16. PP. 6015–6022.Olszewski J., Szpulak M., Urbanczyk W. Effect of Coupling Between Fundamental and Cladding Modes on Bending Losses in Photonic Crystal Fibers // Opt. Express. 2005. Vol. 13. No. 16. PP. 6015–6022.Guobin R., Zhi W., Shuqin L., Shuisheng J. Mode Classification and Degeneracy in Photonic Crystal Fibers // Opt. Express. 2003. Vol. 11. No. 11. PP. 1310–1321.Guobin R., Zhi W., Shuqin L., Shuisheng J. Mode Classification and Degeneracy in Photonic Crystal Fibers // Opt. Express. 2003. Vol. 11. No. 11. PP. 1310–1321.Kuhlmey B.T., McPhedran R.C., de Sterke C.M. Modal Cutoff in Microstructured Optical Fibers // Opt. Lett. 2002. Vol. 27. No. 19. PP. 1684–1686.Kuhlmey B.T., McPhedran R.C., de Sterke C.M. Modal Cutoff in Microstructured Optical Fibers // Opt. Lett. 2002. Vol. 27. No. 19. PP. 1684–1686.Russell P.St.J. Photonic Crystal Fibers // Science. 2003. Vol. 299. No. 5605. PP. 358–362.Russell P.St.J. Photonic Crystal Fibers // Science. 2003. Vol. 299. No. 5605. PP. 358–362.Russell P.St.J. Photonic-Crystal Fibers // J. Lightwave Technol. 2006. Vol. 24. No. 12. PP. 4729–4749.Russell P.St.J. Photonic-Crystal Fibers // J. Lightwave Technol. 2006. Vol. 24. No. 12. PP. 4729–4749.Coscelli E., Poli F., Alkeskjold T.T., Passaro D., Cucinotta A., Leick L., Broeng J., Selleri S. Single-Mode Analysis of Yb-Doped Double-Cladding Distributed Spectral Filtering Photonic Crystal Fibers // Opt. Express. 2010. Vol. 18. No. 26. PP. 27197–27204.Coscelli E., Poli F., Alkeskjold T.T., Passaro D., Cucinotta A., Leick L., Broeng J., Selleri S. Single-Mode Analysis of Yb-Doped Double-Cladding Distributed Spectral Filtering Photonic Crystal Fibers // Opt. Express. 2010. Vol. 18. No. 26. PP. 27197–27204.Schermer R.T., Cole J.H. Improved Bend Loss Formula Verified for Optical Fiber by Simulation and Experiment // IEEE J. Quant. Electron. 2007. Vol. 43. No. 10. PP. 899–909.Schermer R.T., Cole J.H. Improved Bend Loss Formula Verified for Optical Fiber by Simulation and Experiment // IEEE J. Quant. Electron. 2007. Vol. 43. No. 10. PP. 899–909.Fini J.M. Bend-Resistant Design of Conventional and Microstructure Fibers with Very Large Mode Area // Opt. Express. 2006. Vol. 14. No. 1. PP. 69–81.Fini J.M. Bend-Resistant Design of Conventional and Microstructure Fibers with Very Large Mode Area // Opt. Express. 2006. Vol. 14. No. 1. PP. 69–81.Iizawa K., Varshney S.K., Tsuchida Y., Saitoh K., Koshiba M. Bend-Insensitive Lasing Characteristics of Single-Mode, Large-Mode-Area Ytterbium-Doped Photonic Crystal Fiber // Opt. Express. 2008. Vol. 16. No. 2. PP. 579–591.Iizawa K., Varshney S.K., Tsuchida Y., Saitoh K., Koshiba M. Bend-Insensitive Lasing Characteristics of Single-Mode, Large-Mode-Area Ytterbium-Doped Photonic Crystal Fiber // Opt. Express. 2008. Vol. 16. No. 2. PP. 579–591.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.