بخشی از مقاله
چکیده
توری های براگ فیبر نوری - - FBG با توجه به خواص آنها ، در حال تبدیل به عناصر بسیار مهم برای ارتباطات فیبر نوری و مولفه های سنجشی هستند . اینتوری ها به طور گستردهای درارتباطات از راه دور گوناگون ، به علت خواص قابل تنظیم طول موج براگ و پهنای باند آنها مورد استفاده قرار گرفتهاند. در این مقاله شبیه سازی عددی فیبرنوری و توری های براگ فیبر نوری یکنواخت و مورب به روش FDTD ارائه شده است . این شبیه سازی را براساس الگوریتم FDTD سه بعدی انجام گردیده است. با استفاده از این روش انتشار یک موج در فیبر نوری و در یک توری براگ فیبر نوری یکنواخت و مورب نشان داده شده است .
کلمات کلیدی : توری های براگ فیبر نوری یکنواخت و مورب ، الگوریتم .FDTD کد دسته بندی مقاله : فیزیک اتمی و مولکولی - اپتیک، لیزر، پلاسما -
مقدمه
با کشف حساسیت نوری1در فیبرهای نوری، بخش جدیدی از مؤلفه های درون فیبری به نام توری براگ فیبر نوری 2 - FBG - به وجود آمد. این قطعه در فیبر نوری عملیاتی مانند بازتابش و فیلتر
کردن را با بازدهی بالا و اتلاف کم انجام می دهد. توری های براگ فیبر نوری انقلابی در زمینه مخابرات و حسگرهای3 فیبر نوری به وجود آوردند . توری های فیبر نوری بطور ساده شامل یک ساختار تناوبی از تغییرات ضریب شکست در هسته فیبر نوری می باشند . ساختارهای توری مانند در موجبرهای تخت برای فیلتر کردن و کوپلاژ نور بکار می روند .[1] FBG ها یک نوع از بازتابنده های براگ هستند که در یک بخش کوچکی از هسته ی فیبر نوری ایجاد شده ، طول موج های مشخصی را منعکس کرده و ما بقی طول موج ها را از خود عبور می دهند . این ساختار با تغییرات متناوب در ضریب شکست هسته حاصل می شود که همانند یک آینهی دی الکتریک برای طول موج خاصی عمل میکند . یک FBG همچنین میتواند به عنوان یک فیلتر نوری درونی برای مسدود کردن طول موج های معین و یا به عنوان بارتابنده طول موج های خاصی مورد استفاده قرار گیرد .[2]این قطعات تحت قانون بازتاب فرنل عمل کرده و وقتی نور از میان محیط هایی با ضرایب شکست متفاوت عبور می کند، هم بازتاب و هم عبور در فصل مشترک دو محیط اتفاق می افتد . توریها معمولا در یک طول مشخص ، تغییرات ضریب شکستی به شکل سینوسی دارند . طول موج بازتابیده ، طول موج براگ نامیده می شود که از رابطه زیر به دست می آید:
شبیه سازی عددی فیبر نوری
روش تفاضل محدود حوزه زمان - FDTD - 4 یک تکنیک بسیار قوی، برای حل عددی معادلات ماکسول بود ه و استفاده از این تکنیک موفقیت های بسیاری را در حل مسائل مربوط به موجبرها به دنبال داشته است 4]و.[3 ما در این مقاله از الگوریتم FDTD که اولین بار توسط آقای Yeeارائه شده است استفاده کرده ایم .[5]نمای شماتیک یک فیبر نوری تک مد در شکل 1 نشان داده شده است . شعاع هستهی فیبر a=3 m و ضرایب شکست هسته و پوسته فیبر به ترتیب n1 1.45 و n2 1.43 میباشد . گذردهی یک فیبر نوری از رابطه زیر به دست میآید : از آنجا که میدان الکتریکی نور منتشر شده ، بیشتر در هسته فیبر توزیع شده است ، دامنه شبیه سازی را به شکل یک مکعب مستطیل به همراه هسته فیبر درنظر گرفته ایم؛ ناحیه شبیه سازی و اندازه شبکه می دباش . برای کاهش بازتاب در مرزها از شرایط مرزیCPML5 به ضخامت 8 سلول که در شکل - 2 - نشان داده شده استفاده گردیده است.[6]
