RP Fiber Calculator – Dokumentation
Hier wird detailliert erklärt, wie die Software RP Fiber Calculator bedient wird.
Jeder der Menüpunkte behandelt jeweils einen der Reiter in der Software.
| Index profiles | Guided modes | Launching a beam | Propagation | Fiber to fiber | Fiber ends |
Guided Modes
Hier kann man die Eigenschaften aller geführten Moden der Faser berechnen lassen. (Beachten Sie, dass Cladding-Moden nicht berücksichtigt werden – eine Faser kann eine riesige Anzahl davon aufweisen, und deren detaillierte Eigenschaften sind meist nicht von Interesse.)
Die Daten werden berechnet für das im Reiter “Index profile” angewählte Brechungsindexprofil und für die eingegebene Wellenlänge. Wenn Sie die Wellenlänge geändert haben, benutzen Sie die Schaltfläche “Calculate”, um die Moden neu zu berechnen.
Parameter der Moden
Die Parameter der berechneten Moden werden in einer Tabelle mit den folgenden Spalten angezeigt:
- Nummer der Mode (fortlaufend hochgezählt)
- l und m: Indizes der LP-Moden
- beta: Phasenkonstante: die Phasenänderung pro Mikrometer bei Ausbreitung entlang der Faser
- neff: effektiver Brechungsindex
- Aeff: effektive Modenfläche
- P in core: der Anteil der Leistung, der innerhalb des Faserkerns propagiert
- cut-off wavelength: die Wellenlänge, bis zu der die Mode existiert
Wenn Sie “include chromatic dispersion” ankreuzen, zeigt die Tabelle ebenfalls
- ng: den Gruppenindex
- GVD: die Gruppengeschwindigkeitsdispersion
(Dispersion kann nur berechnet werden, wenn das Indexprofil über einen mathematischen Ausdruck oder über ein Dotierungsprofil definiert ist. Dies bietet nur die PRO-Version.)
Sie können die Tabelle nach verschiedenen Parametern sortieren, indem Sie auf den jeweiligen Eintrag im Tabellenkopf klicken.
Unter der Tabelle wird die Anzahl der Moden angezeigt. Die kleinere, zuerst genannte Zahl ergibt sich, wenn man nicht zwischen verschiedenen Orientierungen der Moden unterscheidet. Beispielsweise hat eine LP11-Mode zwei helle Bereiche, die entweder links und rechts oder oben und unten angeordnet sind. Die größere Zahl von Moden ergibt sich, wenn man solche Orientierungen einzeln berücksichtigt, wie es auch bei der Zerlegung eines beliebigen Felds in Moden nötig wäre.
Es kann vorkommen, dass eine Mode in der Liste fehlt, wenn sie sehr nahe an ihrem “cut-off” ist, wo sich das Modenfeld weit über den Faserkern hinaus erstreckt. Solche Moden sind ohnehin kaum beobachtbar, da sie z. B. extrem stark auf Biegungen der Faser reagieren.
Modenprofile
Sie können Modenprofile auf der rechten Seite anzeigen lassen, indem Sie auf die Schaltfläche “Show mode profile” klicken. (Die Resultate gehören immer zu der momentan in der Tabelle angewählten Mode.) Stattdessen können Sie auch auf einen Tabelleneintrag doppelklicken, oder auch einfach klicken, während Sie die Shift-Taste gedrückt halten.
Sie können wählen zwischen einem 2D-Profil und einem Plot der radialen Abhängigkeit. Beides ist möglich für Intensitäten oder für Amplituden. Im letzteren Fall können Sie schwache Ausläufer von Profilen besser erkennen.
Wenn Sie mit der rechten Maustaste auf das Bild klicken, können Sie das Profil (oder auch die Profile aller Moden) in das Windows-Clipboard kopieren (nur in der PRO-Version).
Exportieren von Moden-Eigenschaften
Mit der Schaltfläche “Export” neben der Tabelle der Moden-Eigenschaften (nur in der PRO-Version) können Sie ein Formular aufrufen, mit dem Sie die numerischen Daten der Moden exportieren können.
Der obere Teil des Formualrs erlaubt Ihnen, einen Ausdruck zu erzeugen, der jede Zeile der erzeugten Ausgabe definiert. Sie können diesen Ausdruck auch manuell ändern, z. B. um Ausgaben in anderen Einheiten zu erhalten oder sie mathematisch anders zu verarbeiten.
Wenn Sie die Schaltfläche “Generate the text output” betätigen, erhalten Sie die Ausgabe im unteren Teil des Formulars. Sie können sie dann in das Windows-Clipboard kopieren oder als Textdatei abspeichern.
Plotten von Moden-Eigenschaften
Mit der Schaltfläche “Plot” neben der Tabelle der Moden-Eigenschaften (nur in der PRO-Version) erhalten Sie ein Formular, mit dem Sie diverse Moden-Eigenschaften als Funktion der Wellenlänge plotten können.
Tragen Sie einfach die Details ein und betätigen Sie “Make the plot”, um in etwa so etwas zu erhalten:
In diesem Fenster können Sie die Grafik in eine Datei speichern oder in das Windows-Clipboard kopieren. Ebenfalls können Sie Messungen im Diagramm mit Hilfe der Marker durchführen, die Sie durch Klicken mit der linken und rechten Maustaste platzieren können.
Weitere Bemerkungen
Die Anzahl der geführten Moden steigt, wenn Sie den Kerndurchmesser oder den Indexkontrast erhöhen oder die Wellenlänge reduzieren.
Wenn die Faser sehr viele Moden hat, können nur die Moden mit genügend niedriger Ordnung angezeigt werden. Die kostenlose Version berechnet nur Moden mit l- und m-Werten bis zu 20; die PRO-Version geht wesentlich weiter, so dass tausende von Moden möglich sind.
Einflüsse von Absorptions- oder Streuungsverlusten in der Faser auf deren Moden werden nicht berücksichtigt. Sie könnten im Prinzip auch zu gekrümmten Wellenfronten der Moden führen, jedoch sind solche Effekte in der Praxis kaum je relevant.