Einkopplung in multimodale Lichtwellenleiter : wellentheoretische Analyse und ein Vergleich zur strahlenoptischen Modellierung / Matthias Stallein. 2010
Inhalt
- 1 Einleitung
- 2 Grundlagen
- 2.1 Grundzüge der Maxwellschen Theorie
- 2.2 Wellenausbreitung im homogenen Raum
- 2.2.1 Spektren ebener Wellen
- 2.2.2 Das Spektrum des Maxwellschen Gaußstrahls
- 2.2.3 Der Paraxiale Gaußstrahl
- 2.3 Geführte Wellen an linearen Leiterstrukturen
- 2.4 Strahlenoptische Modellierungsansätze
- 3 Die Moden dielektrischer Stufenindex-Wellenleiter
- 3.1 Grundlegende Eigenschaften der Moden dielektrischer Wellenleiter
- 3.1.1 Dielektrische Wellenleiter mit leitender Abschirmung
- 3.1.2 Einteilung des Modenspektrums
- 3.1.3 Planare Schichtwellenleiter
- 3.2 Kreiszylindrische Fasern
- 3.3 Rechteckförmige Wellenleiter
- 4 Koppeleffizienz Gaußscher Eingangsstrahlen
- 4.1 Modellparameter und Modellierungsschritte
- 4.1.1 Geometrie- und Materialparameter, Parametrisierung der Quelle
- 4.1.2 Spektraldarstellung der einfallenden Wellen
- 4.1.3 Überlappintegrale links- und rechtsseitiger Moden
- 4.1.4 Durchführung des Mode-Matching
- 4.2 Koppeleffizienz für Stufenindex-Wellenleiter
- 4.2.1 Definition der Koppeleffizienz
- 4.2.2 Koppeleffizienz bei Variation der Einfallsrichtung
- 4.2.3 Koppeleffizienz bei gleichmäßiger Verkleinerung des Kern- und des Strahldurchmessers
- 4.2.4 Anmerkungen zur Approximation durch planare Wellenleiter
- 4.3 Grenzen der Modellierung
- 4.3.1 Der Fehler der Paraxialen Näherung
- 4.3.2 Geschlossene oder offene Wellenleiter?
- 4.3.3 Die Anzahl zu berücksichtigender Moden
- 4.3.4 Anmerkungen zur numerischen Stabilität
- 4.4 Vergleich zur Strahlenoptik
- 4.4.1 Effektiver Kernquerschnitt und Akzeptanzwinkel
- 4.4.2 Allgemeine Ergebnisse
- 4.4.3 Anmerkungen zur Approximation durch planare Wellenleiter
- 4.4.4 Gleichmäßige Verkleinerung des Kern- und des Strahldurchmessers
- 4.5 Näherungsverfahren für rechteckförmige Wellenleiter
- 5 Wellenausbreitung in dielektrischen Wellenleitern
- 5.1 Wellenausbreitung im längshomogenen Wellenleiter
- 5.1.1 Monochromatische Wellenausbreitung
- 5.1.2 Transientes Übertragungsverhalten
- 5.1.3 Übertragungsfunktion des planaren Schichtwellenleiters
- 5.2 Wellenausbreitung im gekrümmten Schichtwellenleiter
- 5.2.1 Überblick
- 5.2.2 Der Leckwellen-Ansatz
- 5.2.3 Die Exakte Rechnung
- 5.2.4 Vergleich der Ansätze
- 5.2.5 Rechnung auf Basis quasigeführter Moden
- 5.2.6 Ergebnisse für multimodale Wellenleiter
- 5.3 Vergleich zur Strahlenoptik
- 6 Zusammenfassung und Ausblick
- A Anhang
- A.1 Der Gaußstrahl: Ergänzungen
- A.2 Leistungstransport im optischen Wellenleiter
- A.3 Überlappintegrale abrupter Wellenleiterübergänge
- A.4 Ergänzung zum Kapitel 4.4.4 für die Mantelbrechzahl n2=1,56
- A.5 Mathematische Hilfsmittel
- Abkürzungen, Konventionen und verwendete Symbole
- Literaturverzeichnis