Вплив структурних деформацій у мікроструктурованих оптичних волокнах на характеристики передавання сигналу
DOI:
https://doi.org/10.64915/RADAP.2026.105.%25pКлючові слова:
компенсація дисперсії, мікроструктуроване оптичне волокно, дисперсія, оптичні втратиАнотація
Розглянуто задачу оцінювання впливу механічних деформацій на характеристики передавання сигналу в мікроструктурованих оптичних волокнах (МОВ), що застосовуються у сучасних волоконно-оптичних системах зв’язку. Актуальність дослідження зумовлена підвищеними вимогами до якості передавання даних у високошвидкісних мережах та високою чутливістю МОВ до зовнішніх механічних впливів. Метою роботи є дослідження впливу вигинів і скручування на основні параметри передавання сигналу. Побудовано поперечну модель недеформованого волокна та модифіковану модель, що враховує зміни структури, викликані деформаціями. Методика дослідження базується на оцінці впливу відношення діаметра повітряних отворів до кроку їх розташування (d/Λ) на ефективну різницю показників заломлення, хроматичну дисперсію та втрати на вигині. Розроблені моделі дозволяють враховувати геометричні спотворення структури волокна. Отримані результати показують, що збільшення параметра d/Λ призводить до зростання ефективного показника заломлення та суттєвої зміни хвилевідної дисперсії. Встановлено, що механічні деформації викликають додаткові зміни хроматичної дисперсії та збільшують втрати на вигині внаслідок появи витікаючих мод. Кількісний аналіз підтверджує значне зростання втрат і спотворення сигналу при зменшенні радіуса вигину. Практичне значення роботи полягає у можливості використання отриманих результатів при проєктуванні модулів компенсації дисперсії та волоконно-оптичних ліній зв’язку. Висновки підтверджують високу чутливість параметрів МОВ до змін геометричної структури та обґрунтовують необхідність урахування деформаційних впливів для забезпечення надійного передавання сигналу.
Посилання
1. Zhao W., et al. (2021). Air-Core Non-Zero Dispersion-Shifted Fiber With High-Index Ring for OAM Mode. IEEE Access, Vol. 9, pp. 107804-107811, doi:10.1109/ACCESS.2021.3100600.
2. Yin Sh., et al. (2000). A new design for non-zero dispersion-shifted fiber (NZ-DSF) with a large effective area over 100 µm2 and low bending and splice loss. Optics Communications, Vol. 177, Iss. 1-6, pp. 225-232, doi:10.1016/S0030-4018(00)00567-8.
3. Geng W., et al. (2020). Highly dispersive coupled ring-core fiber for orbital angular momentum modes. Appl. Phys. Lett., Vol. 117 (19), pp. 191101, doi:10.1063/5.0025615.
4. Wang Y., et al. (2020). Air-Core Ring Fiber With >1000 Radially Fundamental OAM Modes Across O, E, S, C, and L Bands. IEEE Access, Vol. 8, pp. 68280-68287, doi:10.1109/ACCESS.2020.2985776.
5. Gao Y., et al. (2018). Design of Ultra Large Normal Dispersion ZBLAN Photonic Crystal Fiber and Its Application in Mid-IR Ultra Short Fiber Lasers. IEEE Photonics Journal, Vol. 10, Iss. 6, pp. 1-9, doi:10.1109/JPHOT.2018.2872985.
6. Xia C., et al. (2022). Ultra-Low-Loss Hollow-Core Bragg Antiresonant Fiber With Super Bandwidth Transmission Window. IEEE Photonics Journal, Vol. 14, No. 3, pp. 1-5, doi:10.1109/JPHOT.2022.3157264.
7. Poggiolini P. and Poletti F. (2021). Opportunities and Challenges for Long-Distance Transmission in Hollow-Core Fibres. Optical Fiber Communications Conference and Exhibition (OFC), pp. 1-3.
8. Shaha K. S. R. , Khaleque A. and Hosen M. S. (2021). Wideband Low Loss Hollow Core Fiber With Nested Hybrid Cladding Elements. Journal of Lightwave Technology, Vol. 39, No. 20, pp. 6585-6591, doi:10.1109/JLT.2021.3103890.
9. Yang B., et al. (2021). Low Loss Hollow-Core Connecting-Circle Negative-Curvature Fibres. IEEE Photonics Journal, Vol. 13, No. 1, pp. 1-10, doi:10.1109/JPHOT.2021.3052947.
10. Xiong J., et al. (2024). Study on Characteristics of Coupled-Core Four-Core Fibers With Different Core Pitches. IEEE Photonics Journal, Vol. 16, No. 1, pp. 1-7, doi:10.1109/JPHOT.2023.3341415.
11. Matsui T., Pondillo P. L. and Nakajima K. (2022). Weakly Coupled Multicore Fiber Technology, Deployment, and Systems. Proceedings of the IEEE, Vol. 110, No. 11, pp. 1772-1785, doi:10.1109/JPROC.2022.3202812.
12. Arikawa M., Nakamura K., Hosokawa K. and Hayashi K. (2022). Long-Haul WDM/SDM Transmission Over Coupled 4-Core Fiber With Coupled 4-Core EDFA and Its Mode Dependent Loss Characteristics Estimation. Journal of Lightwave Technology, Vol. 40, No. 6, pp. 1664-1671, doi:10.1109/JLT.2021.3118684.
13. Filipenko O., Sychova O. and Novoselov S. (2024). Modeling, decision support, and software for automated positioning of photonic crystal fiber. Sixteenth International Conference on Correlation Optics. SPIE, Vol. 12938, pp. 21-24, doi:10.1117/12.3008982.
14. Filipenko O., Sychova O. and Novoselov S. (2023). Study of the influence structures inconsistency of photonic crystal fibers cross-sectional on the characteristics of their connection process. Speckle 2023: VIII International Conference on Speckle Metrology, SPIE, Vol. 13070, doi:10.1117/12.3014319.
15. Nevliudov I., Filipenko O. and Sychova O. (2020). Mathematical Technique for Photonic Crystal Fibers Automated Positioning Module. IEEE International Black Sea Conference on Communications and Networking (BlackSeaCom), pp. 1-4, doi:10.1109/BlackSeaCom48709.2020.9234991.
16. Filipenko O., Sychova O. and Chala O. (2019). The Autoconvolution Method Use for Positioning Photonic Crystal Fibers. IEEE 8th International Conference on Advanced Optoelectronics and Lasers (CAOL), pp. 429-432, doi:10.1109/CAOL46282.2019.9019558.
17. Kliros G., Konstantinidis J., Thraskias Ch. (2014). Prediction of Macrobending and Splice Losses for Photonic Crystal Fibers based on the Effective Index Method. WSEAS Transactions on Communications, Vol. 5, pp. 1314.
18. Silakov K. I. and Silakova T. T. (2011). Photonics. Present and future. Visnyk NTUU KPI Seriia – Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia, Vol. 44, pp. 166–184.
19. Trubin A. A. (2025). Optimization Scattering Parameters of Optical Filters With Whispering Gallery Mode Resonators for Interleaver Building. Visnyk NTUU KPI Seriia – Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia, Vol. 99, pp. 49-55, doi:10.20535/RADAP.2025.99.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 О. І. Филипенко, О. В. Сичова, С. П. Новоселов, В. І. Чумаков, В. П. Туз
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
