在此选项中,您可以定义最多10种不同光纤的折射率分布。 您可以为每个分布命名(例如,产品名称或帮助您识别该光纤的任何备注)。 通过单击顶部的选择工具在这些数据库之间切换。
输入的数据会自动存储,以便下次启动软件时仍然可以使用它们。
输入的数据会自动存储,以便下次启动软件时仍然可以使用它们。
软件功能集
对于每种光纤,您可以输入以下参数:
芯半径:这是光纤芯的半径,即具有改变的折射率的区域。在光纤芯周围,存在具有恒定折射率的包层。您可以使用输入栏的小箭头以1μm的步长修改纤芯半径;按住Ctrl键时,您可以以0.1μm的较小步长更改半径。
纤芯区段的数量:纤芯区域被细分为可以确定折射率的一些区段。 您选择的纤芯段越多,您可以定义的折射率分布就越复杂。
分布类型:您可以通过阶跃(每个段内具有常量折射率)定义折射率分布,使用线性插值或使用三次样条插值来获得平滑分布。
例如,对于简单的阶跃折射率光纤,请选择单个纤芯段并选择阶跃分布。
此外,在“折射率”选项中,您可以输入折射率范围,即下图中垂直轴上显示的范围。它应该至少与用于分布的折射率范围一样大。
折射率分布可以通过三种不同方式确定:
选择“Index defined by diagram”以直接确定折射率值。要更改某些纤芯段的折射率,只需在垂直线上单击鼠标左键即可指示其左边界。 (如果是阶跃分布和包层,您也可以单击图中的任何位置。)如果单击鼠标右键,则可以编辑折射率的数值。使用“Edit data in table”按钮,可以将所有折射率值编辑为数值。
如果您希望根据掺杂分布(例如二氧化硅中的氧化锗)计算折射率,可在“Doping profile”选项中进行编辑,选择“Index defined by doping profile”(PRO功能)。在这种情况下,折射率可以变为波长依赖性,即包括色散。材料数据包含在一个文件中,您可以通过按“M”按钮打开和编辑该文件。例如,通过添加名为n_myfiber(r,l)的函数,您可以定义名为“myfiber”的材质,然后可以在材质选择框中选择该材质。
如果要使用自己的折射率数据,请选择“Index defined by expression”(PRO功能),例如:以Sellmeier方程的形式。折射率可以取决于径向坐标和波长。这个公式的一个简单例子:1.45 +(if r
免费版仅支持第一个选项(direct input of index profiles)。
该图显示了折射率分布。在右侧,有一个坐标轴,该轴表示具有一定纤芯折射率的阶跃光纤具有的数值孔径(NA)。
RP光纤计算器PRO版本提供了一个非常方便的功能,用于在显示的折射率分布下方的窗口中显示最重要的模式属性。 只需激活“MP display”(窗体右下角附近的复选框),即可打开底部的另一个面板。 在左侧,您可以输入一个或多个表达式列表,它们的值将显示在右侧。 无论何时更改折射率分布,都可以自动更新这些显示。
例如,您可以输入
"A_eff: ", A_eff(0, 1, 1550e-9)/1e-12:f0:"µm²"
"cut-off: ", cut_off(1,1):d4:"m"
为了显示1550nm的基模的有效模式区域和LP11模式的截止波长。如您所见,您还可以在数学上转换值并使用格式化指令来舍入到某些有效数字和某些单位。此外,您可以使用各种数学标准函数,如abs(),trunc(),round(),sqr(),sqrt(),exp(),ln(),lg(),sin(), cos()和sinh(),以及标准算术运算符(+, - ,*,/,^)。除了算术表达式之外,您还可以使用字符串 - 例如,单引号或双引号中的字符串常量。
如果您开发优化的光纤设计,通常需要观察几种模式属性。例如,对于单模光纤,您可能需要达到有效模式区域的所需值,LP11模式的截止波长以及可能的群速度色散(GVD)的特定值.
显然,在每次改变折射率分布后在其他地方查找所有这些属性以决定进一步的变化将是繁琐的。 PRO版本的解释功能使这更方便,因为您可以直接在编辑折射率分布的位置显示模式属性。
您也可以通过显示“品质因数”(FOM)值进一步明确这一点,在理想情况下为零,否则包含正值。例如,您可能希望优化单模光纤设计,其中LP11模式需要有效的LP01模式区域为80μm2,截止波长为1400 nm。然后可以将FOM显示定义如下:
"FOM: ", ((A_eff(0,1,1550e-9)-80e-12)/10e-12)^2 + ((cut_off(1,1)-1400e-9)/50e-9)^2:d3
偏离理想模式区域和截止波长的罚分通过将它们除以相应的公差来加权。
然后,您可以简单地修改折射率分布,直到获得尽可能小的FOM值。您可以专注于最小化单个数字,而不是观察多个目标属性
“A_eff:”,A_eff(0,1,1550e-9)/ 1e-12:f0:“μm²”
“cut-off:”,cut_off(1,1):d4:“m”
在各种输入栏后面,您可以通过单击鼠标键找到用于增大或减小数值的小箭头。 对于浮点值,按住Ctrl键可以产生小10倍的更改。
注意,该软件仅适用于弱导光纤,即具有低折射率对比度的光纤,具有径向对称的折射率分布。 对于大多数玻璃光纤而言,这些假设非常准确。 (光子晶体光纤和一些保偏光纤例外。)这些模式几乎是横向电磁(TEM)波,可以作为LP模式处理。 (在非弱导的情况下,我们必须区分TE,TM,HE和EH模式,情况变得更加复杂。)