يركز هذا العمل على تراكيب ومفاهيم الألياف البلورية الضوئية ومتعددة النواة
المتعلقة بالانتشار والإنتاج والتلاعب بالضوء وتشغيل
الأجهزة الضوئية. تُستخدم الألياف البلورية الضوئية متعددة النواة كموجهات ومفاتيح وأجهزة إرسال ،
المقرنات ، والمقسمات ، والمضاعفات ، ومزيلات الإرسال ، وكلها أجهزة مطلوبة
في أنظمة الاتصالات البصرية. جميع تصميمات فوتونية ومتعددة النواة
تم تحقيق ألياف البلورات المعروضة هنا باستخدام برنامج COMSOL MULTIPHYSICS ،
على أساس طريقة العناصر المحدودة لتحليل خصائص انتشار الضوء
داخل هيكل الألياف البلورية الضوئية. علاوة على ذلك ، فإن العمل بعنوان “العددية
يشمل التحقيق في انتشار الضوء في الألياف البلورية الضوئية "كل هذه المفاهيم.
في الفصل الأول ، نقدم تصميمًا نظريًا للألياف البلورية الضوئية المكونة
من نواة واحدة ، ثم نفحص خصائص التكاثر في هذه الألياف. نحن نغير
المعلمات الهندسية للهيكل ، مثل الملعب وقطر الثقب والعدد
من حلقات الشبكة السداسية ، ولاحظ مدى تأثير هذه المعلمات
خصائص التكاثر في الألياف. نلاحظ التغييرات التي تحدث في كل من
مؤشرات الانكسار الفعال للأنماط والتوزيع الميداني للألياف بسبب
التغييرات في هذه المعلمات. من الممكن أن تؤثر التغييرات في معلمات الألياف
فقدان الانحصار وخصائص التشتت داخل الألياف لأنه سهل
لمعالجة هذه المعلمات للتحكم في التشتت على نطاق واسع من الأطوال الموجية أو إلى
تسطيح منحنى التشتت. بهذه الطريقة ، تمكنا من تصميم نظام مختلف يعتمد على
الهياكل التي من شأنها أن تكون مفيدة في تطبيقات محددة داخل أنظمة الاتصالات البصرية
مثل هندسة التشتت ، والليزر الليفي ، وحواجز شبكية براغ ، وأجهزة الاستشعار.
في الفصل 2 ، أبلغنا عن التصميم النظري لألياف بلورية ضوئية متعددة النواة
من نوى ، بنفس طريقة المقرنة الاتجاهية ، ودراسة خصائص
التكاثر والاقتران في هذه الألياف. مرة أخرى ، نقوم بتغيير المعلمات الهندسية لـ
الهيكل ، مثل الملعب ، وقطر الثقب ، وفصل النواة ، والطول الموجي ، ومراقبة
مدى تأثير هذه المعلمات على خصائص الانتشار والاقتران بينهما
نوى الألياف. يوفر النهج النظري المستخدم في هذا العمل العديد من المزايا
مقارنة بالألياف الضوئية التقليدية. من الممكن تصميم ألياف الكريستال الضوئية باستخدام
أطوال اقتران صغيرة جدًا من الميكرومتر ، مقارنة بأطوال اقتران
مئات المليمترات التي تم الحصول عليها عند تصميم الألياف الضوئية. بناءً على هذه التصاميم ، نحن
يمكن أن تدرك أجهزة مثل أجهزة التوجيه ، والمقارنات ، ومضاعفات الإرسال ، وأجهزة إزالة تعدد الإرسال
Abstract
This work focuses on the structures of photonic and multicore photonic crystal fibers, concepts
related to the propagation, production and manipulation of light, and the operation of
photonic devices. Multicore photonic crystal fibers are used as routers, switches, transmitters,
couplers, splitters, multiplexers and demultiplexers, all of which are devices required
in optical communication systems. All of the designs of photonic and multicore photonic
crystals fibers presented here were realized by using COMSOL MULTIPHYSICS software,
based on the finite element method,to analyze the characteristics of the propagation of light
within the structure of a photonic crystal fiber. Moreover, the work entitled “Numerical
Investigation of Light Propagation in Photonic Crystal Fibers” includes all of these concepts.
In the first chapter, we present a theoretical design of a photonic crystal fiber consisting
of one core, and we then examine the properties of propagation in this fiber. We alter the
engineering parameters of the structure, such as the pitch, hole diameter, and the number
of rings of the hexagonal lattice, and observe the extent to which these parameters affect
the properties of propagation in the fiber. We note the changes that occur in both the
effective refractive indices of the modes and the field distribution of the fiber due to the
changes in these parameters. It is possible that changes in the fiber parameters may affect
the loss of confinement, as well the properties of dispersion within the fiber, since it is easy
to manipulate these parameters to control dispersion over a wide range of wavelengths or to
flatten the dispersion curve. In this way, we were able to design different system based on
structures that would be useful in specific applications within optical communication systems
such as dispersion engineering, fiber lasers, Bragg gratings, and sensors.
In Chapter 2, we report the theoretical design of a multicore photonic crystal fiber consisting
of two cores, in the same way as a directional coupler, and study the properties of
the propagation and coupling in this fiber. Again, we vary the engineering parameters of the
structure, such as the pitch, hole diameter, core separation, and wavelength, and observe the
extent to which these parameters affect the properties of propagation and coupling between
the cores of the fiber. The theoretical approach used in this work provides many advantages
compared to conventional optical fibers. It is possible to design photonic crystal fibers with
very small coupling lengths of micrometer, as compared with the coupling lengths of
hundreds of millimeters obtained when designing optical fibers. Based on these designs, we
can realize devices such as routers, couplers, multiplexers, and demultiplexers
ا.م .د. ميامي عبد اللطيف محمد | Asst. Prof. Dr. Miami Abdulatteef Mohammad | 4532