tuzsutТруды учебных заведений связиProceedings of Telecommunication Universities1813-324X2712-8830СПбГУТ10.31854/1813-324X-2022-8-4-28-38tuzsut-413Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, ФОТОНИКА, ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И СВЯЗЬELECTRONICS, PHOTONICS, INSTRUMENTATION AND COMMUNICATIONSМногосердцевинное оптическое волокно со ступенчатыми одномодовыми сердцевинами. Часть 1. Изоляция сплошными оболочкамиMulti-Core Optical Fiber with Stepped Single-Mode Cores. Part 1. Insulation with Solid Cladshttps://orcid.org/0000-0001-9818-4060БылинаМ. С.BylinaM.

Мария Сергеевна Былина, кандидат технических наук, доцент, заведующая кафедрой фотоники и линий связи

Санкт-Петербург, 193232

Maria Bylina

St. Petersburg, 193232

BylinaMaria@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6064-9691ГультяеваЛ. А.GultyaevaL.

Людмила Александровна Гультяева, ассистент кафедры фотоники и линий связи

Санкт-Петербург, 193232

Ludmila Gultyaeva

St. Petersburg, 193232

lyudmila150@gmail.comСанкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. М.А. Бонч-БруевичаРоссияThe Bonch-Bruevich Saint-Petersburg State University of TelecommunicationsRussian Federation202210012023842838Copyright © Былина М.С., Гультяева Л.А., 20232023Былина М.С., Гультяева Л.А.Bylina M., Gultyaeva L.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tuzs.sut.ru/jour/article/view/413

Оптическое волокно с несколькими несвязанными сердцевинами внутри общей оболочки (многосердцевинное волокно) применяется для увеличения пропускной способности линейных трактов систем связи. Количество сердцевин в одном волокне ограничивается взаимными влияниями между ними, для уменьшения которого применяются различные конструктивные решения. Целью работы является сравнение различных многосердцевинных волокон и выявление конструкций, позволяющих разместить наибольшее число сердцевин в общей оболочке стандартного диаметра 125 мкм.

В первой части данной работы проведено моделирование одномодовых волокон с сердцевинами, изолированными дополнительными сплошными оболочками. В результате моделирования рассчитаны характеристики фундаментальных мод сердцевин каждого из волокон – распределение напряженности электрического поля, хроматическая дисперсия и диаметр поля фундаментальной моды, предложена методика и проведена оценка взаимных влияний, определено максимальное возможное число сердцевин. Показано, что изолирующая оболочка снижает взаимные влияния и позволяет увеличить количество сердцевин за счет уменьшения расстояния между ними.

An optical fiber with several unrelated cores inside a common clad (multi-core fiber) is used to increase the capacity of linear paths of communication systems. The number of cores in one fiber is limited by mutual influences between them, to reduce which various design solutions are used. The aim of the work is to compare various multicore fibers and identify structures that allow placing the largest number of cores in a common shell with a standard diameter of 125 microns.

In the first part of this paper, modeling of single-mode fibers with cores isolated by additional solid shells is carried out. As a result of modeling, the characteristics of the fundamental modes of the cores of each fiber are calculated – the distribution of the electric field strength, chromatic dispersion and the diameter of the field of the fundamental mode, a technique is proposed and an assessment of mutual influences is carried out, the maximum possible number of cores is determined. It is shown that the insulating clad reduces mutual influences and allows increasing the number of cores by reducing the distance between them.

многосердцевинное волокноодномодовая сердцевинафундаментальная модавзаимные влиянияперекрестные помехизатухание перекрестных помехмоделированиеmulti-core fibersingle-mode corefundamental modemutual influencescrosstalkcrosstalk attenuationsimulationReferencesСеменов А.Б. Параллельная волоконно-оптическая передача в ЛВС и СКС. Подходы к реализации физического и канального уровней. М.: Горячая линия – Телеком, 2018. 272 с.Semenov A.B. Parallel Fiber-Optic Transmission in LAN and SCS. Approaches to the Implementation of the Physical and Channel Layers. Moscow: Goriachaia liniia – Telekom Publ.; 2018. 272 p. (in Russ.)Hayashi T. Multi-core optical fibers realizing high-density/-capacity transmissions // Proceedings of the IEEE CPMT Symposium Japan (ICSJ, Kyoto, Japan, 07‒09 November 2016). IEEE, 2016. DOI:10.1109/ICSJ.2016.7801252Hayashi T. Multi-core optical fibers realizing high-density/-capacity transmissions. Proceedings of the IEEE CPMT Symposium Japan, ICSJ, 07‒09 November 2016, Kyoto, Japan. IEEE; 2016. DOI:10.1109/ICSJ.2016.7801252Былина М.С., Гультяева Л.А. Новые типы многосердцевинных волокон для центров обработки данных // Всероссийская научно-методическая конференция магистрантов и их руководителей «Подготовка профессиональных кадров в магистратуре для цифровой экономики ПКМ» ПКМ-2021, Санкт-Петербург, Россия, 30 ноября–02 декабря 2021). Сборник лучших докладов конференции. СПб.: Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, 2021. С. 175‒179.Bylina M.S., Gultyaeva L.A. New Types of Multi-Core Fibers for Data Centers. Collection of the best reports of the All-Russian Scientific and Methodological Conference of Undergraduates and Their Leaders on Training of Professional Staff in the Master's Program for the Digital Economy of the PKM, PKM-2021, 30 November–02 December 2021, St. Petersburg, Russia. St. Petersburg: The Bonch-Bruevich Saint-Petersburg State University of Telecommunications Publ.; 2021. p.175‒179. (in Russ.)Ortiz A.M., Sáez R.L. Multi-Core Optical Fibers: Theory, Applications and Opportunities // In: Xu F., Mou C. (eds.) Selected Topics on Optical Fiber Technologies and Applications. Rijeka: InTech, 2018. PP. 63‒102. DOI:10.5772/intechopen.72458Ortiz A.M., Sáez R.L. Multi-Core Optical Fibers: Theory, Applications and Opportunities. In: Xu F., Mou C. (eds.) Selected Topics on Optical Fiber Technologies and Applications. Rijeka: InTech; 2018. p.63‒102. DOI:10.5772/intechopen.72458Kaminow I.P., Li T., Willner A.E. Optical Fiber Telecommunications Volume VIA: Components and Subsystems. Oxford: Academic Press, 2013. 794 p.Kaminow I.P., Li T., Willner A.E. Optical Fiber Telecommunications Volume VIA: Components and Subsystems. Oxford: Academic Press; 2013. 794 p.Фокин В.Г., Ибрагимов Р.З. Оптические системы с терабитными и петабитными скоростями передачи: учебное пособие. Новосибирск: Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики, 2016. 156 с.Fokin V.G., Ibragimov R.Z. Optical Systems with Terabit and Petabit Transmission Rates. Novosibirsk: Siberian State University of Telecommunications and Information Sciences Publ.; 2016. 156 p. (in Russ.)Портнов Э.Л. Новые типы оптических волокон в телекоммуникациях и их применение // T-Comm. 2013. Т. 7. № 8. С. 96‒98.Portnov E.L. New types of optical fibers in telecommunications and their application. T-Comm. 2013; 7(8):96‒98. (in Russ.)Дианов Е.М., Семёнов С.Л., Буфетов И.А. Новое поколение волоконных световодов // Квантовая электроника. 2016. Т. 46. № 1. С. 1‒10.Dianov E.M., Semenov S.L., Bufetov I.A. New Generation of Optical Fibres. Quantum Electronics. 2016;46(1):1‒10. DOI:10.1070/QE2016v046n01ABEH015963Ziolowicz A., Szymanski M., Szostkiewicz L., Tenderenda T., Napierala M., Murawski M., et al. Hole-assisted multicore optical fiber for next generation telecom transmission systems // Applied Physics Letters. 2014. Vol. 105. Iss. 8. P. 081106. DOI:10.1063/1.4894178Ziolowicz A., Szymanski M., Szostkiewicz L., Tenderenda T., Napierala M., Murawski M., et al. Hole-assisted multicore optical fiber for next generation telecom transmission systems. Applied Physics Letters. 2014;105(8):081106. DOI:10.1063/1.4894178Былина М.С., Глаголев С.Ф. Методика и результаты расчетов параметров оптических волокон с осесимметричным профилем показателя преломления // Фотон-экспресс. 2017. Т. 6(142). С. 159‒160.Bylina M.S., Glagolev S.F. Methods and results of calculations of parameters of optical fibers with an axisymmetric refractive index profile. Foton-ekspress. 2017;6(142):159‒160. (in Russ.)Адамс М. Введение в теорию оптических волноводов. М.: Мир, 1984.Adams M. Introduction to the Theory of Optical Waveguides. Moscow: Mir Publ.; 1984. (in Russ.)Brückner V. To the use of Sellmeier formula. 2014. URL: https://www.researchgate.net/publication/262294649_To_the_use_of_Sellmeier_formula (дата обращения 21.11.2022)Brückner V. To the use of Sellmeier formula. 2014. URL: https://www.researchgate.net/publication/262294649_ To_the_use_of_Sellmeier_formula [Accessed 21st November 2022]Бурдин А.В., Жуков А.Е., Прапорщиков Д.Е. Расчет вносимых потерь на стыке слабонаправляющих волоконных световодов с произвольным профилем показателя преломления в маломодовом режиме передачи оптических сигналов // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2015. Т. 9. № 4. С. 60‒66.Burdin A.V., Zhukov A.E., Praporshchikov D.E. Method for estimation the insertion loss at splice of weakly guiding optical fibers with arbitrary refractive index profile under a few-mode regime of signal transmission. T-Comm. 2015;9(4): 60‒66. (in Russ.)Программное обеспечение COMSOL Multiphysics®. Понимание, прогнозирование, оптимизация реалистичных физических процессов и устройств с помощью численного моделирования // COMSOL. URL: https://www.comsol.ru/comsol-multiphysics (дата обращения 07.08.2022)COMSOL. Software COMSOL Multiphysics®. Understanding, forecasting, optimization of realistic physical processes and devices using numerical modeling. (in Russ.) URL: https://www.comsol.ru/comsol-multiphysics [Accessed 7th August 2022]Reis G.E. Dense Packing of Equal Circles Within a Circle // Mathematics Magazine. 1975. Vol. 48. Iss. 1. PP. 33–37. DOI:10.1080/0025570X.1975.11976434Reis G.E. Dense Packing of Equal Circles Within a Circle. Mathematics Magazine. 1975;48(1):33–37. DOI:10.1080/0025570X.1975.11976434The best known packings of equal circles in a circle (complete up to N = 2600) // E. Specht. URL: http://hydra.nat.unimagdeburg.de/packing/cci/cci.html (дата обращения 21.11.2022)E. Specht. The best known packings of equal circles in a circle (complete up to N = 2600). URL: http://hydra.nat.unimagdeburg.de/packing/cci/cci.html [Accessed 21st November 2022]

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