Методика розрахунку геометричних параметрів оптичного волокна з багатьма серцевинами

Анотація

В роботі розглядається спрощена методика розрахунку геометричних параметрів оптичного волокна з багатьма серцевинами. Таке волокно дозволяє підвищити пропускну здатність волоконно-оптичних систем передачі методом просторового мультиплексування. В основі пропонованої методики покладено поняття розподілу енергії світла у модовій плямі та допустимого рівня взаємного впливу між різними серцевинами. Розроблено алгоритмічне та програмне забезпечення, що реалізує пропоновану методику. Виконано порівняльний аналіз тріангуляційної та прямокутної структури волокна з багатьма серцевинами. Методика враховує варіанти впливу як від найближчих серцевин, так і від серцевин з дальніх шарів. Виконано аналіз стійкості отримуваних результатів до малих відхилень реальних параметрів від прийнятих в моделі. Методика стійка до малих відхилень форми серцевин від кругової та до малих вигинів оптичного волокна. Як теоретична основа методики використовуються уявлення хвилевої оптики та досить прості уявлення геометричної оптики. Отримані формули доволі прості для аналізу. Тому отримані результати можна пропонувати для експрес-аналізу складних геометричних структур оптичного волокна з багатьма серцевинами.  Виконано порівняння отриманих результатів з відомими оцінками, які даються прямими вимірювання або більш складними теоріями. Показано, що при врахуванні типових значень шумів у реальних волоконно-оптичних системах передачі у волокні діаметром 200-400 мкм можна зосередити більше 100 серцевин. Тобто, при несуттєвому збільшенні габаритів оптичного кабелю можна підвищити сумарну швидкість передачі більш ніж у 100 разів.