تحلیل و شبیه‌سازی جفت کننده نوری مبتنی بر فیبر نوری تک مود و فیبر بلور فوتونی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی ، تهران ، ایران

2 دانشیار، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی ، تهران ، ایران

چکیده

در این مقاله طرحی از یک جفت‌کننده نوری مبتنی بر میدان میرا که دارای بازدهی جفت شوندگی بسیار بالایی بین یک فیبر تک مود و یک فیبر بلور فوتونی است، ارائه می‌شود. در بحث پیش رو ابتدا مقدمه‌ای از مشخصات جفت‌کننده‌های 1PCF گفته می‌شود سپس معادلات جفت شوندگی ارائه می‌شود و پس از آن پاسخ مسئله به روش عددی نیز به دست می‌آید. بهینه‌سازی پارامتر‌هایی چون ضریب شکست، شعاع مؤثر فیبر بلوره فوتونی و طول جفت شوندگی هریک می‌توانند بازدهی جفت شوندگی را تا حدی تقویت کنند. در انتهای این مقاله نشان داده می‌شود که مثلاً در طول‌موج 1.55 μm، برای یک جفت کننده 600 μm  نسبت جفت شوندگی به 0.92 می‌رسد و البته متناسب با طول جفت شوندگی انتخاب‌شده، این نسبت جفت شوندگی متغیر هست. کاربرد این نوع جفت شوندگی که میان فیبر‌های تک مود و فیبر بلوره فوتونی ایجاد می‌شود، در حسگر‌های شیمیایی بیشتر دیده می‌شود به صورتی که مسیر‌های ورود و خروج نور توسط فیبر تک مود و برهمکنش نور با ماده موردنظر در فیبرهای بلوره فوتونی اتفاق می‌افتد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Analysis and Simulation of an Optical Coupler Based on a Single Mode Fiber and a Crystal Photonic Fiber

نویسندگان [English]

  • sepehr solooki 1
  • Mahmoud Seifouri 2
1 Master's degree, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran
چکیده [English]

A new evanescent-field-based coupler that achieves high coupling efficiency between a single-mode fiber (SMF) and a photonic crystal fiber (PCF) is proposed. Firstly, an introduction of photonic crystal fibers has been discussed. Also, some characteristics of PCF would be proposed. The coupling equations are presented and a numerical solution is obtained in this letter. Optimization of the refractive index, the effective radius of PCF, and the coupling length can enhance the coupling efficiency. It is shown that a maximum coupling ratio of 92% can be achieved for a coupling length of 600μm for commercially available SMFs and PCFs. The proposed PCF-SMF fiber coupler opens a path for the development of unique modalities for fiber-optic chemical sensors where the light ingress and egress paths can be via SMF, but the light interaction with analytes of interest occurs in the PCF where enhanced evanescent interactions can be obtained at the multiple air holes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Optical Fiber Coupling
  • Photonic Crystal Fiber
  • Evanescent Field
  • Coupling Ratio

Smiley face

مراجع

[1] Katsusuke Tajima, Jian Zhou, Kazuhide Nakajima, and Kiminori Sato, "Ultralow Loss and Long Length Photonic," JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, , vol. 22, no. 1, pp. 7-10, 2004.
[2]    Maryam Karimi, " Analysis of Photonic Crystal fibers Using Finite Difference Frequency Domain Method," Journal  Of Applied Electromagnetics, , vol. 6, no. 2, pp. 33-42, 2018, (In Persian). https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.26455153.1397.6.2.4.2
 [3] J. C. Knight, T. A. Birks, P. S. J.P. St. J. Russell, and D. M. Atkin, "All silica single-mode optical fiber with photonic crystal cladding," Opt.Lett, vol. 21, pp. 1547-1549, 1996.
[4]   J. Villatoro and J. Zubia, "New perspectives in photonic crystal fibre," Optics & Laser Technology, pp. 67-75, 2016.
[5]   X. Sun, "Wavelength-selective coupling of dual-core photonic crystal," Opt. Lett. , vol. 32, pp. 2484-2486, 2007.
[6]   J. B. J. e. al., "Photonic crystal fiber based evanescent-wave sensor," Opt. Lett., vol. 29, pp. 1974-1976, 2004.
[7]   Z. He, F. Tian, Y. Zhu, N. Lavlinskaia, and H. Du,"Long-Period gratings in photonic crystal fiber as an optofluidic label-free biosensor," Biosensors Bioelectron, vol. 26, pp. 4774-4778, 2011.
[8]   H. Kim, J. Kim, U. C. Paek, B. H. Lee, and K. T. Kim,"Tunable Photonic crystal fiber coupler based on a side-polishing technique," Opt.Lett, vol. 29, pp. 1194-1196, 2004.
[9]   Heming Wei, Yinian Zhu, and Sridhar Krishnaswamy,"Numerical Analysis of Waveguide Coupling Between Photonic Crystal Fiber and Single-Mode Fiber," IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, vol. 27, no. 20, pp. 2142-2145, 2015.
[10]         Kunimasa Saitoh, Yuichiro Sato, and Masanori Koshiba, "Coupling characteristics of dual-core photonic crystal fiber couplers," OPTICS EXPRESS, vol. 11, no. 24, pp. 3188-3195, 2003.
[11]         H. S. Jang, K. N. Park, and K. S. Lee, "Characterization of tunable photonic crystal fiber directional couplers," Appl. Opt., vol. 46, no. 18, pp. 3688-3693, 20
[12] D. Hua and L. Fu, “Numerical analysis of coupling characteristics of tunable photonic crystal fiber coupler for nonlinear optical microscopy,” IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 24, no. 2, pp. 125–127, Jan. 15, 2012.
الکترومغناطیس کاربردی
دوره 12، شماره 1 - شماره پیاپی 28
بهار و تابستان
مرداد 1403
صفحه 1-12

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 24 اسفند 1402
  • تاریخ بازنگری: 18 خرداد 1403
  • تاریخ پذیرش: 08 تیر 1403
  • تاریخ انتشار: 03 مرداد 1403

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار