Брэгговские волоконные световоды

УДК 535.14(06)+004.056(06) Фотоника и информационная оптика
А.С. БИРЮКОВ1, Д.В. БОГДАНОВИЧ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет),
1Научный центр волоконной оптики при ИОФ им. А.М. Прохорова РАН, Москва
БРЭГГОВСКИЕ ВОЛОКОННЫЕ СВЕТОВОДЫ: МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЯ И ПОСЛЕДНИЕ ДОСТИЖЕНИЯ
Проведен обзор и анализ работ, посвященных исследованию распространения
света в полом световоде с оболочкой, выполненной в виде коаксиальных слоев из
диэлектрика с чередующимися через один значениями показателя преломления и
обладающей резонансами Брэгга. Сделаны замечания относительно существующих методов расчета конструкции Брэгговского световода, учет которых, позволит улучшить его характеристики.
Сегодня, когда волоконная оптика стала неотъемлемой частью научнотехнического прогресса, и волоконные световоды находят широкое применение в различных областях науки и технологии, все большим становится интерес к альтернативным видам устройства волокна, в частности, к
Брэгговским волоконным световодам.
Оболочка данных световодов представляет собой многослойное диэлектрическое зеркало, работающее по принципу брэгговских резонансов
[1, 2], поэтому становится возможным распространение света в полой
сердцевине. Это, в свою очередь, открывает возможность для ряда новых
применений такого рода волокон в различных областях науки и техники.
Некоторыми потенциальными преимуществами брэгговских волокон с
полой сердцевиной являются низкие потери на поглощение и высокий
порог возникновения нелинейных эффектов.
Несмотря на то, что с момента первой работы [1] прошло более двадцати лет, долгое время невозможно было реализовать Брэгговский световод на практике, что обусловливало отсутствие интереса к данному вопросу. Но благодаря последним достижениям технологии, многое стало
возможным, и число работ по этой теме резко возросло.
В частности, авторы работы [1] развили ассимптотический формализм построения структуры и анализа свойств Брэгговских световодов
[3, 4]. Основной своей задачей они ставили исследование структуры Брэгговского световода и нахождение моды, которая распространялась бы в
нем с наименьшими потерями.
Другой коллектив авторов, на основании метода, предложенного в
[5], в работах [6-8] исследовал возможность одномодового режима рас268
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 4
УДК 535.14(06)+004.056(06) Фотоника и информационная оптика
пространения света в Брэгговских световодах, используя свойство поляризационной селективности многослойной оболочки.
Основываясь на результатах [9], был изготовлен образец Брэгговского световода с полой сердцевиной [10], оболочка которого содержала три
пары чередующихся слоев кварцевого стекла и воздуха с мостиковыми
соединениями. В этой работе авторы впервые наблюдали распространение низшей поперечной ТЕ01 моды.
Однако, несмотря на все вышесказанное, стоит отметить, что полученные различными авторами результаты достаточно противоречивы.
Кроме того, ни в одной работе не проводилась процедура оптимизации
Брэгговского световода на рабочую длину волны, что позволило бы, не
увеличивая количество слоев оболочки, уменьшить потери мод на вытекание.
Список литературы
1. Yeh P., Yariv A., Marom E. Theory of Bragg fiber // J. Opt. Soc. Am. 1978. V.68. N.9.
2. Лазарчик А.Н. Брэгговские волоконные световоды // Радиотехника и электроника.
1988. 33. С.36- 43.
3. Xu Y., Lee R.K., Yariv A. Asimptotic analysis of Bragg fibers // Opt. Lett. 2000. V.25.
N.24.
4. Xu Y., Lee R.K., Yariv A. Asimptotic analysis and design considerations of Bragg fibers //
J. Opt. Soc. Am. 2001.
5. Chew W.C. Waves and Fields in Inhomogeneous Media. New York, Van Nostrand, 1990.
Chap.3.
6. Bassett I.M., Argyros A. Elimination of polarization degeneracy in round waveguides // Opt.
Express. 2002. V.10. N.23.
7. Single-polarisation mode in air-core holey fibre / A. Argyros, I. Bassett, M.A. van Eijkelenborg, M. Large // 2003.
8. Microstructured optical fiber for single-polarization air guidance / A. Argyros, N. Issa,
I. Bassett, M.A. van Eijkelenborg // Opt. Lett. 2004. V.29. N.1.
9. Xu Y., Yariv A. Asymptotic analysis of silicon based Bragg fibers // Opt. Express. 2003.
V.11. N.9.
10. First demonstration of air-silica Bragg fiber / Y. Xu, A. Yariv, et.al. // J. Opt. Soc. Am.
2003.
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 4
269
УДК 535.14(06)+004.056(06) Фотоника и информационная оптика
270
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 4