Результаты расчета схемы прецизионного пространственного позиционирования каналов системы модового мультиплексирования на торце 16-LP-модового градиентного волоконного световода с асимметричной эллиптичностью геометрии 42-мкм сердцевины

Abstract

В работе представлены результаты расчета схемы прецизионного пространственного позиционирования каналов системы модового мультиплексирования (MDM) на торце кварцевых маломодовых оптических волокон (FMF) с увеличенным диаметром сердцевины. Рассматривались ранее предложенные 16-LP-модовые FMF с диаметром сердцевины 42 мкм и оптимизированной специальной формой градиентного профиля показателя преломления, обеспечивающего снижение дифференциальной модовой задержки (DMD) менее 120 пс/км по всему модовому составу в «С»-диапазоне длин волн. Данные характеристики достигаются в случае идеальной геометрии сердцевины FMF – круглого поперечного сечения и симметричного, полностью соответствующего искомой оптимальной, формой градиентного профиля показателя преломления. Вместе с тем, в силу технологических особенностей промышленного производства кварцевых волоконных световодов, «реальные» FMF будут отличаться наведенной несимметричной эллиптичностью поперечного сечения и геометрии сердцевины в целом, а также локальными отклонениями профиля показателя преломления от оптимальной формы. Все это приводит к деградации спектральной характеристики DMD, и, как результат, неприемлемо высоким значениям последней, что требует проведения дополнительных мероприятий по фильтрации/подавлению соответствующих мод высших порядков. Для решения данной проблемы предлагается осуществлять селективное возбуждение основной и высших мод низшего (первого) радиального порядка. Последнее непосредственно реализуется с помощью предложенной схемы пространственного позиционирования каналов системы MDM на торце FMF, представляющей собой комбинацию прецизионного смещения вводимой моды относительно центра сердцевины FMF и согласования ее диаметра пятна моды при этом смещении с возбуждаемой модой FMF. This work presents results of design and computation of the precision spatial positioning scheme for mode division multiplexing (MDM) system channels over core end of silica few-mode optical fiber (FMF) with enlarged core diameter. We considered earlier on designed 16-LP-mode 42-m-core FMF with specially synthesized graded-index refractive index profile, which provides low differential mode delay (DMD) less 120 ps/km over the whole “C”-band under the optimized ideal core geometry, while the really manufactured optical fibers differ by asymmetrical ellipticity of cross-section as well as by refractive index profile distortions. Therefore DMD degrades and becomes unacceptable due to FMF core geometry asymmetrical ellipticity that requires additional operations for higher-order mode management. We propose to excite only low (the first radial) order guided modes in this FMF by proposed spatial positioning scheme for MDM system channels over FMF core end, which is based on combination of mode matching techniques and precision offset launching. Results in computation of described scheme for 5-mode MDM channels are represented.