 |
کوپلینگ فیبر به فیبر تک حالته
معرفی
فیبرهای نوری می توانند برای انتقال موثر سیگنال های نوری در فواصل بزرگ با حداقل تلفات استفاده شوند. در میان طیف گسترده ای از الیاف موجود، یکی از معیارهای دسته بندی مهم این است که فیبر چند حالته یا تک حالته باشد. در یک فیبر حالت تک، تنها یک حالت فضایی می تواند وجود داشته باشد. پروفیل های تشعشعی که با مشخصات آن حالت مطابقت ندارند به هسته متصل نمی شوند و بنابراین تلفات بالایی خواهند داشت. همانطور که از نام قبلا پیداست، یک فیبر چند حالته، از سوی دیگر، می‌تواند مجموعه‌ای از حالت‌های فضایی را پشتیبانی کند که تقریباً بدون اتلاف قابل انتقال هستند. برای فیبرهای شاخص گام، اگر پارامتر فیبر یا موجبر باشد
زیر 2.405 است فقط یک حالت فضایی پشتیبانی می شود. در اینجا n ضریب شکست، a شعاع هسته فیبر و λ طول موج خلاء است.
یک راه متداول برای اتصال نور به فیبر نوری این است که با یک پرتو فضای آزاد شروع کنید و از یک لنز برای تمرکز نور بر روی انتهای فیبر استفاده کنید. هنگامی که یک میدان نوری وارد یک فیبر می شود، به مجموعه حالت هایی که می تواند در فیبر وجود داشته باشد تجزیه می شود. از آنجایی که الیاف حالت انتخابی دارند، باید مطمئن شویم که حالتی که به نوک فیبر برخورد می کند به فیبر متصل می شود. در مورد فیبر تک حالته، که در آن تنها یک حالت فضایی هدایت می شود، پرتو ورودی باید با این حالت خاص فیبر مطابقت داشته باشد. میدانی که فیبر ساطع می کند، میدان ورودی مناسب روی فیبر است. اجزای میدان در سایر حالت های فضایی در روکش فلزی گم می شوند زیرا هدایت نمی شوند.
تعریف مدل
این مدل از رابط امواج الکترومغناطیسی، Beam Envelopes در فرمول یک جهته برای مدلسازی فضای آزاد اتصال فیبر به فیبر با دو لنز یکسان استفاده می‌کند. عدسی اول نور ساطع شده توسط فیبر را هماهنگ می کند، در حالی که عدسی دوم نور موازی شده را روی نوک فیبر دوم متمرکز می کند. فرمول یک جهته انتخاب خوبی است، زیرا تمام سطوح در این مدل از پوشش های ضد انعکاس تک لایه برای سرکوب بازتاب استفاده می کنند. این هندسه توسط لایه های کاملاً منطبق احاطه شده است تا امواج خروجی را جذب کند.
پوشش های ضد انعکاس (AR) بین هوا با n = 1 و ماده ای با ضریب شکست n mat با استفاده از یک شرط مرزی انتقالی تعریف می شوند که یک لایه نازک با ضریب شکست 
و ضخامت را مدل می کند 
.
و ضخامت را مدل می کند 
.در نوک فیبر، شاخص حالت موثر محاسبه شده ewbe.neff_1 هنگام محاسبه ضریب شکست پوشش AR استفاده می شود. از آنجایی که هر دو فیبر یکسان هستند، ewbe.neff_1 = ewbe.neff_2 .
برای کاهش تعداد لازم المان های مش در امتداد محور نوری و استفاده بهینه از روش پوشش پرتو، انتخاب مناسب تابع فاز بسیار مهم است. در اینجا، به دامنه های مختلف توابع فاز محلی اختصاص داده می شود. در الیاف، ثابت انتشار ewbe.beta_1 در یک مرحله مطالعه تحلیل حالت مرزی حل شده است . بنابراین، در اینجا فاز به صورت ewbe.beta_1*x تعریف می‌شود . در حوزه هوا و عدسی ها، ثابت انتشار فضای آزاد محلی ewbe.k استفاده می شود. برای این دامنه ها، فاز به صورت ewbe.k*x تعریف می شود . به طور معمول، تابع فاز باید در همه جا پیوسته باشد. با این حال، شرایط مرزی انتقالاجازه می دهد تا تابع فاز تعریف شده توسط کاربر ناپیوسته باشد و بنابراین، می توان از توابع فاز محلی مختلفی استفاده کرد، همانطور که در بالا توضیح داده شد.
معیار کلیدی که ما می خواهیم در این مدل تحلیل کنیم، راندمان اتصال فیبر به فیبر است. چه مقدار از نوری که در فیبر اول هدایت می شود به حالت (یکسان) فیبر دوم جفت می شود؟ برای محاسبه این مقدار از دو پورت از نوع Numeric در مدل استفاده می کنیم. مراحل مطالعه تجزیه و تحلیل حالت مرزی ، محاسبه حالت های ویژه و ثابت های انتشار الیاف. مرحله نهایی مطالعه دامنه فرکانس، میدان الکتریکی در حوزه ها و پارامترهای S را حل می کند. پورت سمت راست یک پورت شکاف است که به آن اجازه می‌دهد روی یک مرز داخلی تعریف شود که توسط یک لایه کاملاً منطبق (PML) پشتیبانی می‌شود.. در اینجا، پارامتر S به عنوان همپوشانی فیلد ورودی و حالت فیبر محاسبه می شود. پورت شکاف با پشتوانه PML اطمینان حاصل می کند که تمام تشعشعات خروجی جذب می شود. اگر یک پورت شکاف استفاده نشود، فقط حالت فیبر ( پورت ) جذب می‌شود و بازتاب‌ها برای همه اجزای میدانی که با حالت فیبر خاص ( پورت ) مطابقت ندارند، رخ می‌دهد.
برای یافتن موقعیت مناسب لنز، لنز دوم با یک جابجایی پارامتری حرکت می‌کند و کل انتقال آن تحلیل می‌شود.
نتایج و بحث
شکل 1 نشان می دهد که وقتی لنزها 4 میکرومتر به انتهای فیبر نزدیکتر از فاصله کانونی اسمی لنز نزدیکتر شوند، تلفات اتصال به حداقل می رسد.
شکل 1: نمودار انعکاس (آبی)، گذر (سبز) و افت (قرمز) را برای سیستم کوپلینگ فیبر به فیبر نشان می دهد. همانطور که نشان داده شده است، زمانی که لنزها 4 میکرومتر به انتهای فیبر نزدیکتر از فاصله کانونی اسمی شوند، اتلاف به حداقل می رسد .
شکل 2 نمودار میدانی را برای مواردی نشان می دهد که لنزها در موقعیتی برای حداقل تلفات جفت قرار دارند. از هر دو شکل 1 و شکل 2 مشخص استکه پوشش های ضد انعکاس، که با استفاده از شرایط مرزی Transition مدل شده اند، انعکاس را در انتهای فیبر و در سطوح عدسی حذف می کنند. بنابراین، استفاده از فرمول یک طرفه را توجیه می کند.
شکل 2: هنجار میدان الکتریکی، زمانی که لنزها در موقعیتی برای حداقل تلفات قرار دارند.
مسیر کتابخانه برنامه: Wave_Optics_Module/Waveguides_and_Couplers/single_mode_fiber_coupling
دستورالعمل مدلسازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
Model Wizard کلیک کنید .مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard روی  2D کلیک کنید . |
2 | در درخت Select Physics ، Optics>Wave Optics>Electromagnetic Waves, Beam Envelopes (ewbe) را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
5 | در درخت انتخاب مطالعه ، مطالعات پیش‌فرض برای واسط‌های فیزیک انتخاب شده > تحلیل حالت مرزی را انتخاب کنید . |
6 |  روی Done کلیک کنید . |
تعاریف جهانی
پارامترهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید . |
3 |  روی Load from File کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل single_mode_fiber_coupling_parameters.txt دوبار کلیک کنید . |
هندسه 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Geometry 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات هندسه ، بخش Units را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد طول ، میکرومتر را انتخاب کنید . |
مستطیل 1 (r1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، l_fiber را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، h_core را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . از لیست پایه ، مرکز را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن x ، -l_fiber/2-l_dom را تایپ کنید . |
مستطیل 2 (r2)
1 | روی Rectangle 1 (r1) کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن ارتفاع ، h_clad را تایپ کنید . |
4 | برای گسترش بخش لایه ها کلیک کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام لایه | ضخامت (ΜM) |
لایه 1 | t_PML |
5 | تیک Layers on top را انتخاب کنید . چک باکس Layers on bottom به طور پیش فرض انتخاب شده است . |
مستطیل 3 (r3)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، l_dom را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، h_clad را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن x ، -l_dom را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن y ، -h_clad/2 را تایپ کنید . |
7 | قسمت لایه ها را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام لایه | ضخامت (ΜM) |
لایه 1 | t_PML |
8 | تیک Layers on top را انتخاب کنید . |
9 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
10 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
دایره 1 (c1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Circle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دایره ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، r_lens را تایپ کنید . |
4 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن x ، r_lens را تایپ کنید . |
مستطیل 4 (r4)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، t_lens-(r_lens-sqrt(r_lens^2-h_clad^2/4)) را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، h_clad را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن x ، r_lens-sqrt(r_lens^2-h_clad^2/4) را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن y ، -h_clad/2 را تایپ کنید . |
7 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
8 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
اتحادیه 1 (uni1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Union را انتخاب کنید . |
2 | فقط اشیاء c1 و r4 را انتخاب کنید.  |
حذف نهادهای 1 (del1)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Geometry 1 کلیک راست کرده و Delete Entities را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای حذف نهادها ، بخش Entities یا Objects to Delete را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | در شی uni1 ، فقط دامنه 3 را انتخاب کنید.  |
اتحادیه 2 (uni2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Union را انتخاب کنید . |
2 | فقط شی del1 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای Union ، بخش Union را پیدا کنید . |
4 | کادر تیک Keep interior borders را پاک کنید . |
چرخش 1 (rot1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Transforms کلیک کنید و Rotate را انتخاب کنید . |
2 | فقط شی uni2 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای چرخش ، قسمت چرخش را پیدا کنید . |
4 | در قسمت Angle text عدد 180 را تایپ کنید . |
حرکت 1 (mov1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Transforms کلیک کرده و Move را انتخاب کنید . |
2 | فقط شی rot1 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای حرکت ، بخش Displacement را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متن x ، -t_lens/2+f_lens+df-l_dom+t_lens را تایپ کنید . |
5 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
آینه 1 (mir1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Transforms کلیک کرده و Mirror را انتخاب کنید . |
2 |  روی دکمه Select All در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای Mirror ، بخش ورودی را پیدا کنید . |
4 | چک باکس Keep input objects را انتخاب کنید . |
5 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
6 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
مستطیل 5 (r5)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، t_PML را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، h_clad را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن x ، l_dom+l_fiber-t_PML را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن y ، -h_clad/2 را تایپ کنید . |
7 |  روی Build All Objects کلیک کنید . |
مواد
هوا
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Materials راست کلیک کرده و Blank Material را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، Air را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
ضریب شکست، قسمت واقعی | n_iso ; nii = n_iso، nij = | 1 | 1 | ضریب شکست |
ضریب شکست، قسمت خیالی | ki_iso; kiii = ki_iso، kiij = 0 | 0 | 1 | ضریب شکست |
لنز
1 | روی Materials کلیک راست کرده و Blank Material را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، Lens را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه های 9-11 و 18-20 را انتخاب کنید.  |
4 | قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
ضریب شکست، قسمت واقعی | n_iso ; nii = n_iso، nij = | n_lens | 1 | ضریب شکست |
ضریب شکست، قسمت خیالی | ki_iso; kiii = ki_iso، kiij = 0 | 0 | 1 | ضریب شکست |
هسته
1 | روی Materials کلیک راست کرده و Blank Material را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، Core را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه های 3، 26 و 31 را انتخاب کنید.  |
4 | قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
ضریب شکست، قسمت واقعی | n_iso ; nii = n_iso، nij = | n_core | 1 | ضریب شکست |
ضریب شکست، قسمت خیالی | ki_iso; kiii = ki_iso، kiij = 0 | 0 | 1 | ضریب شکست |
روکش
1 | روی Materials کلیک راست کرده و Blank Material را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، Cladding را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه های 1، 2، 4، 5، 24، 25، 27–30، 32 و 33 را انتخاب کنید.  |
4 | قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
ضریب شکست، قسمت واقعی | n_iso ; nii = n_iso، nij = | n_clad | 1 | ضریب شکست |
ضریب شکست، قسمت خیالی | ki_iso; kiii = ki_iso، kiij = 0 | 0 | 1 | ضریب شکست |
امواج الکترومغناطیسی، پاکت پرتو (EWBE)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی امواج الکترومغناطیسی ، پاکت پرتو (ewbe) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای امواج الکترومغناطیسی ، پاکت پرتو ، بخش اجزاء را پیدا کنید . |
3 | از اجزای میدان الکتریکی حل شده برای لیست، بردار خارج از صفحه را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Wave Vectors را پیدا کنید . از لیست Number of directions ، Unidirectional را انتخاب کنید . |
5 | از لیست نوع مشخصات فاز ، User defined را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن φ 1 ، psi را تایپ کنید . این متغیر پس از اضافه شدن تمام ویژگی های فیزیک تعریف می شود. |
پورت 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Port را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 3، 5 و 7 را انتخاب کنید.  |
3 | در پنجره تنظیمات پورت ، قسمت ویژگی های پورت را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع پورت ، Numeric را انتخاب کنید . |
پورت 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Port را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 63، 65 و 67 را انتخاب کنید.  |
3 | در پنجره تنظیمات پورت ، قسمت ویژگی های پورت را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع پورت ، Numeric را انتخاب کنید . |
5 | تیک گزینه Activate slit condition on interior port را انتخاب کنید . |
6 | از لیست نوع شکاف ، Domain-backed را انتخاب کنید . |
شرایط مرزی انتقال 1
اکنون، برای مدلسازی پوشش‌های ضد انعکاس (AR) روی انتهای فیبر، یک ویژگی شرط مرزی انتقال اضافه کنید.
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Transition Boundary Condition را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 12، 14، 16-18، 50، 52، 54، 56 و 58 را انتخاب کنید.  |
3 | در پنجره تنظیمات برای شرایط مرزی انتقال ، بخش شرایط مرزی انتقال را پیدا کنید . |
4 | از لیست n ، User defined را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، sqrt(ewbe.neff_1) را تایپ کنید تا ضریب شکست لایه پوشش AR را تعریف کنید. |
5 | از فهرست k ، User defined را انتخاب کنید . در قسمت متن d ، lda0/4/sqrt(ewbe.neff_1) را تایپ کنید تا ضخامت لایه پوشش AR را مشخص کنید. |
شرایط مرزی انتقال 2
سپس، برای مدلسازی پوشش‌های AR روی سطوح لنز، یک ویژگی شرط مرزی انتقال اضافه کنید.
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Transition Boundary Condition را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 21، 23، 25، 43، 45، 47 و 77–84 را انتخاب کنید.  |
3 | در پنجره تنظیمات برای شرایط مرزی انتقال ، بخش شرایط مرزی انتقال را پیدا کنید . |
4 | از لیست n ، User defined را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، sqrt(n_lens) را تایپ کنید . |
5 | از فهرست k ، User defined را انتخاب کنید . در قسمت متن d ، lda0/4/sqrt(n_lens) را تایپ کنید . |
تعاریف
اکنون، عباراتی را برای فاز تعریف شده توسط کاربر، که توسط واسط امواج الکترومغناطیسی، Beam Envelopes استفاده می شود، اضافه کنید.
متغیرهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Definitions کلیک راست کرده و Variables را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | فقط دامنه های 1-5 و 24-33 را انتخاب کنید.  |
5 | قسمت Variables را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | واحد | شرح |
psi | ewbe.beta_1*x | راد |
متغیرهای 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Definitions کلیک راست کرده و Variables را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | فقط دامنه های 6-23 را انتخاب کنید.  |
5 | قسمت Variables را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | واحد | شرح |
psi | ewbe.k*x | راد |
کاملاً منطبق بر لایه 1 (pml1)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی لایه  کاملاً منطبق کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه های 1، 5، 6، 8، 9، 11-13، 15، 17، 19-21، 23، 24 و 28-33 را انتخاب کنید. این مربوط به دامنه های نازک بالا، پایین و سمت راست است.  |
مش 1
شبکه ای را تعریف کنید که تغییرات پوشش میدان را حل کند.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Mesh 1 کلیک راست کرده و Build All را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مش ، بخش Sequence Type را پیدا کنید . |
3 | از لیست، مش کنترل شده توسط کاربر را انتخاب کنید . |
توزیع – فضای هوایی
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Mesh 1 روی Distribution 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، توزیع – فضای هوایی را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . روی Clear Selection کلیک کنید .  |
4 | فقط مرزهای 13، 28، 33 و 44 را انتخاب کنید.  |
5 | بخش توزیع را پیدا کنید . در قسمت متنی Number of Elements عدد 15 را تایپ کنید . |
توزیع – هسته
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Mesh 1 روی Distribution 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، توزیع – هسته را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . روی Clear Selection کلیک کنید .  |
4 | فقط مرزهای 5 و 74 را انتخاب کنید.  |
5 | بخش توزیع را پیدا کنید . در قسمت متنی Number of Elements عدد 22 را تایپ کنید . |
توزیع – روکش
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Mesh 1 روی Distribution 3 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، توزیع – Cladding را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . روی Clear Selection کلیک کنید .  |
4 | فقط مرزهای 3، 7، 73 و 75 را انتخاب کنید.  |
5 | بخش توزیع را پیدا کنید . در قسمت متنی Number of Elements عدد 80 را تایپ کنید . |
توزیع – PML
1 | در پنجره Model Builder ، روی Mesh 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، توزیع – PML را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . روی Clear Selection کلیک کنید .  |
4 | فقط مرزهای 1، 9، 61، 64، 69 و 70 را انتخاب کنید.  |
5 | بخش توزیع را پیدا کنید . در فیلد متنی Number of element ، 10 را تایپ کنید . |
6 | روی Distribution – PML کلیک راست کرده و Move Up را انتخاب کنید . |
توزیع – فیبر ورودی
1 | در پنجره Model Builder ، روی Mesh 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، توزیع – فیبر ورودی را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | فقط مرز 2 را انتخاب کنید.  |
4 | بخش توزیع را پیدا کنید . در فیلد متنی Number of element ، 10 را تایپ کنید . |
توزیع – فیبر خروجی
1 | روی Mesh 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، توزیع – فیبر خروجی را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | فقط مرز 51 را انتخاب کنید.  |
4 | بخش توزیع را پیدا کنید . در قسمت متنی Number of Elements عدد 20 را تایپ کنید . |
توزیع – لنز
1 | روی Mesh 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، توزیع – لنز را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | فقط مرزهای 22 و 41 را انتخاب کنید.  |
4 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
مطالعه 1
مرحله 1: تجزیه و تحلیل حالت مرزی
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش مطالعه 1 ، روی مرحله 1: تجزیه و تحلیل حالت مرزی کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تجزیه و تحلیل حالت مرزی ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت نوشتاری فرکانس تحلیل حالت ، f0 را تایپ کنید . |
4 | کادر جستجوی حالت‌های اطراف را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، n_core را تایپ کنید . |
مرحله 3: تجزیه و تحلیل حالت مرزی 1
1 | روی Study 1>Step 1: Boundary Mode Analysis کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تجزیه و تحلیل حالت مرزی ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن پورت نام ، 2 را تایپ کنید . |
4 | روی مرحله 3: تحلیل حالت مرزی 1 کلیک راست کرده و Move Up را انتخاب کنید . |
مرحله 3: دامنه فرکانس
1 | در پنجره Model Builder ، روی Step 3: Frequency Domain کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دامنه فرکانس ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن فرکانس ها ، f0 را تایپ کنید . |
جارو پارامتریک
1 | در نوار ابزار مطالعه ، روی Sweep  پارامتری کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جابجایی پارامتری ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 |  روی افزودن کلیک کنید . |
4 | در جدول، برای انتخاب سلول در ردیف شماره 1 و ستون شماره 1 کلیک کنید. |
5 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام پارامتر | لیست مقادیر پارامتر | واحد پارامتر |
df (تنظیم فوکوس) | -25 -20 -15 محدوده (-10،2،10) 15 20 25 | یکی |
6 | در نوار ابزار مطالعه ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
در نمودار بازتابی و عبوری پیش‌فرض، عبارت جذب را در همه جا با تلفات جایگزین کنید، زیرا بازتاب و گذر در اینجا به ترتیب به آنچه که به حالت هدایت‌شده فیبر ورودی بازتاب می‌شود و آنچه در حالت هدایت‌شده فیبر خروجی جفت می‌شود، اشاره دارد. نوری که به حالت هدایت فیبر خروجی منتقل نمی شود توسط هیچ ماده ای جذب نمی شود، اما در حالت های تابشی به غیر از حالت هدایت فیبر خروجی از دست می رود.
انعکاس، انتقال، و از دست دادن (ewbe)
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی Reflectance، Transmittance و Absorptance (ewbe) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، Reflectance، Transmittance و Loss(ewbe) را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید. |
3 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . در قسمت متن برچسب محور y ، Reflectance، transmittance و loss (1) را تایپ کنید . |
جهانی 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Reflectance، Transmittance و Loss(ewbe) را گسترش دهید ، سپس روی Global 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در جدول، برای انتخاب سلول در ردیف شماره 3 و ستون شماره 1 کلیک کنید. |
4 |  روی Delete کلیک کنید تا متغیر کمتر جالبی که نشان دهنده کل انتقال و بازتاب است حذف شود. |
همچنین توضیحات متغیر Absorptance را با Loss جایگزین کنید.
5 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
ewbe.Atotal | 1 | ضرر – زیان |
6 | در نوار ابزار Reflectance, Transmittance, and Loss(ewbe) ، روی  Plot کلیک کنید . |
تلفات اتصال را می توان از نمودار بالا بدست آورد. حداقل مقدار زمانی پیدا می شود که لنزها 4 میکرومتر به انتهای فیبر از فاصله کانونی اسمی نزدیکتر باشند.
میدان الکتریکی (ewbe)
اکنون، میدان را در شرایط حداکثر جفت شدن فیبر به فیبر رسم کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Results روی Electric Field (ewbe) کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 2D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست مقدار پارامتر (df (um)) ، -4 را انتخاب کنید . |
میدان الکتریکی
1 | در پنجره Model Builder ، گره Electric Field (ewbe) را گسترش دهید ، سپس روی Electric Field کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Coloring and Style را پیدا کنید . |
3 |  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
4 | در کادر محاوره ای جدول رنگ ، Aurora>AuroraAustralis را در درخت انتخاب کنید. |
5 | روی OK کلیک کنید . |
6 | در نوار ابزار Electric Field (ewbe) ، روی  Plot کلیک کنید . |
اکنون نمودار میدان حالت و شاخص حالت مؤثر حاصل از تجزیه و تحلیل حالت مرزی انجام شده برای هر پورت را بررسی کنید.
فیلد حالت الکتریکی، پورت 1 (ewbe)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Results روی فیلد حالت الکتریکی ، پورت 1 (ewbe) کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب پارامتر (df) ، ابتدا را انتخاب کنید ، زیرا فیلدهای مدل برای همه مقادیر df یکسان هستند . |
4 | در قسمت Electric Mode Field، Port 1 (ewbe) ، روی  Plot کلیک کنید . |
فیلد حالت الکتریکی، پورت 2 (ewbe)
1 | در پنجره Model Builder ، روی قسمت Electric Mode Field، Port 2 (ewbe) کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب پارامتر (df) ، First را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت Electric Mode Field، Port 2 (ewbe) ، روی  Plot کلیک کنید . |
