Метод расчета параметров схемы прецизионного пространственного позиционирования каналов системы MDM на торце сердцевины волоконного световода линии передачи

 В работе представлен метод расчета параметров схемы пространственного прецизионного позиционирования каналов мультиплексора, реализующего технологию модового уплотнения (MDM – Mode Division Multiplexing), на торце возбуждаемого маломодового оптического волокна (ОВ) линии передачи. Предлагаемое решение базируется на совместном использовании известного метода интеграла перекрытия полей и ранее разработанной модификации приближения Гаусса, обобщенной на случай анализа кварцевых слабонаправляющих ОВ с одной внешней сплошной оболочкой и произвольным осесимметричным профилем показателя преломления. С помощью предложенного метода проведен расчет параметров ввода 5 мод системы MDM в торец маломодового ОВ с диаметром сердцевины 42 мкм и уменьшенной дифференциальной модовой задержкой. Показано, что при соответствующем сочетании значений радиуса пятна моды канала MDM и радиального рассогласования на вводе удается добиться передачи практически всей мощности вводимой моды MDM отдельной направляемой моде ОВ этого же азимутального порядка.

1. Richardson D.J., Fini J.M., Nelson L.E. Space-Division Multiplexing in Optical Fibers // Nature Photonics. 2013. Vol. 7. No 5. PP. 354–362.

2. Mizuno T., Takara H., Sano A., Miyamoto Yu. Dense Space-Division Multiplexed Transmission Systems Using Multi-Core and Multi-Mode Fiber // IEEE Journal of Lightwave Technologies. 2016. Vol. 34(2). PP. 582–592.

3. Sillard P., Molin D., Bigot-Astruc M., Amezcua-Correa A., de Jongh K., Achten F. 50 μm Multimode Fibers for Mode Division Multiplexing // IEEE Journal of Lightwave Technologies. 2016. Vol. 34(8). PP. 1672–1677.

4. Bottacchi S. Multi-Gigabit Transmission over Multimode Optical Fibre. Theory and Design Methods for 10gbe Systems. West Sussex: John Wiley & Sons Ltd. 2006.

5. Bunge C.-A., Choi S., Oh K. Analysis of Ring Launching Scheme Using Hollow Optical Fibre Mode Converter for 10 Gps Multimode Fibre Communication // Optical Fiber Technology. 2006. Vol. 12. PP. 48–58.

6. Sim D.H., Takushima Y., Chung Y.C. High-Speed Multimode Fiber Transmission by Using Mode-Field Matched CenterLaunching Technique // IEEE Journal of Lightwave Technology. 2009. Vol. 27(8). PP. 1018–1026.

7. Снайдер А., Лав Дж. Теория оптических волноводов: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1987. 656 с.

8. Bourdine A. Modeling and Simulation of Piecewise Regular Multimode Fiber Links Operating in a Few-Mode Regime // Advances in Optical Technologies. 2013. Vol. 2013. PP. 469389-1–469389-18.

9. Adams M.J. An Introduction to Optical Waveguides. New York: John Wiley and Sons. 1981.

10. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов. М.: Физматгиз, 1962. 1100 с.

11. Bourdine A.V., Zhukov A.E. Fast Approximate Method for VCSEL-MMF Transverse Mode Coupling Analysis // Telecommunications and Radio Engineering. 2016. Vol. 7(11). PP. 979–999.

12. Бурдин А.В. Моделирование маломодовых оптических волокон с уменьшенной дифференциальной модовой задержкой в «С»-диапазоне длин волн // Труды учебных заведений связи. 2016. Т. 2. № 1. С. 32–37.

13. Андреев В.А., Бурдин А.В., Бурдин В.А., Дмитриев Е.В., Евтушенко А.С., Севрук Н.Л., Халиков Р.Х. Моделирование градиентного профиля показателя преломления кварцевых оптических волокон с диаметром сердцевины 42 мкм и уменьшенной дифференциальной модовой задержкой // Инфокоммуникационные технологии. 2016. № 3. С. 235–246.

14. Andreev V.A., Bourdine A.V., Burdin V.A., Evtushenko A.S., Halikov R.H. Design of Low DMD Few-Mode Optical Fibers with Extremely Enlarged Core Diameter Providing Nonlinearity Suppression for Operating Over “C”-Band Central Region // Proceedings of SPIE. 2016. Vol. 10342. PP. 1034207-1–1034207-8.

15. Dubois F., Emplit Ph., Hugon O. Selective Mode Excitation in Graded-Index Multimode Fiber by a Computer-Generated Optical Mask // Optics Letters. 1994. Vol. 19(7). PP. 433–435.

16. Karpeev S.V., Pavelyev V.S., Soifer V.A., Doskolovich L.L., Duparre M., Luedge B. Mode Multiplexing by Diffractive Optical Elements in Optical Telecommunication // Proceedings of SPIE. 2004. Vol. 5480. PP. 153–165.

17. Leon-Saval S.G., Argyros A., Bland-Hawthorn J. Photonic Lanterns: A Study of Light Propagation in Multimode to Single-Mode Converters // Optics Express. 2010. Vol. 18(8). PP. 8430–8439.