#O-26
Nanostrukturyzacja w optymalizacji światłowodów
kilkumodowych w systemach z multipleksacją
Rafał KASZTELANIC1,2, Maciej NAPIÓRKOWSKI2,3, Ryszard BUCZYŃSKI1,2
1Uniwersytet Warszawski, Wydział Fizyki, Pasteura 5, 02-093 Warszawa
2Łukasiewicz – Instytut Mikroelektroniki i Fotoniki, al. Lotników 32/46, 02-668 Warszawa
3Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Politechnika Wrocławska, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław
Jedną z możliwości zwiększenia przepustowości łączy światłowodowych jest wykorzystanie kodowania sygnałów w różnych modach przestrzennych (MDM). Ograniczeniem jest sprzęganie się modów. Aby zminimalizować ten problem, w podejściu słabo sprzężonym, dąży się do maksymalizacji separacji stałych propagacji sąsiednich modów. Obecnie najbardziej wydajnymi rozwiązaniami dla MDM są światłowody kilkumodowe (FMF) składające się z rdzenia o skokowym indeksie podzielonego na pierścienie o różnych współczynnikach załamania (Rys. 1a). Światłowody te, wykazują symetrię kołową co związane jest z metodą wytwarzania opartą na chemicznym osadzaniu z fazy gazowej (MCVD). Możliwość złamania symetrii kołowej daje szansę na znaczną poprawę właściwości włókien FMF. Metodą oferującą taką możliwość jest nanostrukturyzacja.
Nanostrukturalne światłowody FMF zbudowane są z tysięcy szklanych prętów wykonanych z dwóch różnych szkieł (Rys. 1b). Projektowanie i optymalizacja takich włókien jest trudne ze względu na dużą liczbę parametrów związanych z ich swobodnym rozkładem współczynnika załamania światła. Aby rozwiązać ten problem, wykorzystujemy różne metody optymalizacyjne.
W przypadku włókna 4-modowego zastosowaliśmy klasyczne metody optymalizacyjne [1], a dla włókna 10-modowego metody oparte na odwrotnych sieciach generatywnych (GIDN) zmodyfikowanych w celu uwzględnienia właściwości optycznych słabo sprzężonych światłowodów FMF [2]. Nasze wyniki pokazują, że nanostrukturalne światłowody kilkumodowe przewyższają inne rodzaje słabo sprzężonych włókien FMF.
Rys. 1. Włókna kilku-modowe: a) pierścienie o różnych współczynnikach załamania, b) nanostruktura złożona z dwóch różnych szkieł.
Literatura
[1] M. Napiorkowski, R. Kasztelanic, R. Buczynski, Optimization of spatial mode separation in few-mode nanostructured fibers with generative inverse design networks, Eng. Appl. Artificial Intelligence 133 (2024) 107955.
[2] R. Kasztelanic, D. Michalik, A. Anuszkiewicz, R. Buczynski, Optimization of the nanostructured weakly coupled few mode fiber for mode division multiplexed systems, Opt. Express 30(23) (2022), 41832.