光子の水晶繊維(PCFs)は、光を導く周期的な微細構造の専門にされた光ファイバーです。これらの繊維におけるモードプロファイルの計算は、そのガイド特性を理解し、その設計を最適化するために不可欠です。この記事は、PCFのモードプロファイルを決定するためのステップバイステップのアプローチを提供します。

光子の水晶繊維の構造を理解すること

PCFは、空気穴または他の材料の定期的な配置に囲まれた固体または中空コアで構成されています。 マイクロ構造は、光子バンドギャップを作成したり、効果的な屈折率を変更したり、ユニークなガイド機構を有効にします。 繊維の幾何学と材料特性を認識することは、モード計算の最初のステップです。

繊維の屈折率のプロフィールを模倣する

屈折率分布の正確なモデリングは重要です。通常、これは、定期的な空気穴とコアをキャプチャする2次元断面プロファイルを定義することを含みます。有限要素法(FEM)や平面波の拡張などの数値的な方法は、分析のためにこのプロファイルを破棄するために使われます。

モードプロファイルを見つけるための数値的な方法を適用

分岐したモデルを使用して、EIGENmodes を見つけるために波の式を解決して下さい。 プロセスは境界条件を設定し、伝搬の定数および分野の配分に相当する eigenvalues および eigenvectors を、計算します。 コンピュータのCOMSOL の多動性か MPB のようなソフトウェア・ツールはこのプロセスを容易にします。

通訳と検証結果

モードプロファイルが取得したら、強度分布と絞りを分析します。 検証は、実験的なデータや分析の近似で結果を比較することで行うことができます。 モデルへの調整は、精度を向上させるために必要である場合があります。