قسم الفيزياء يناقش رسالة ماجستير تبحث في تصميم تصميم الياف بصرية وحساب خواص انماطها الموجهة عند الطول الموجي 1550 nm

ناقش قسم الفيزياء في كلية التربية للعلوم الصرفة (ابن الهيثم) رسالة الماجستير الموسومة (تصميم الياف بصرية وحساب خواص انماطها الموجهة عند 1550 nm) للطالب (فراس عادل شنين فليح) التي انجزها تحت اشراف التدريسي في القسم (م.د. عقيل رزاق صالح) ونوقشت من قبل أعضاء لجنة المناقشة المبينة أسمائهم في ما يأتي :

• أ.د.علي هادي عبد المنعم (رئيسا)
• أ.م.د. علاء بدر حسن (عضوا)
• أ.م.د. ابتسام محمد تقي (عضوا)
• م.د. عقيل رزاق صالح (عضوا و مشرفا)

 

يهدف هذا البحث بشكل خاص الى تصميم الياف بصرية زجاجية من نوع الياف ذات معامل انكسار عتبي, ويوضح كيفية الحصول على الياف احادية النمط والياف متعددة النمط لتطبيقات الاتصالات البصرية. ثم حساب خواص الانماط الموجهة عند طول موجة التشغيل 1550 nm باستعمال RP Fiber Calculator. ايضا, دراسة تاثير تغير نصف قطر اللب على هذه الخواص.

 

في هذه الدراسة، تم تصميم عشرة الياف ذات معامل انكسار عتبي بانصاف اقطار اللب 2.5 و 4.5 و 13.5–6.5 مايكرومتر (زيادة بمقدار 1). ان معامل انكسار اللب هو 1.45 ومعامل انكسار العاكس هو 1.44. تم حساب خواص جميع الانماط الموجهة عند الطول الموجي 1550 نانومتر باستعمال برنامج RP Fiber Calculator.

تتضمن هذه الخواص ثابت الانتشار ومعامل الانكسار الفعال والمساحة الفعالة وطول موجة القطع والنسبة المئوية للقدرة في اللب. اظهرت نتائج هذه الدراسة بأن   زيادة نصف قطر اللب تؤدي الى زيادة في جميع خواص الانماط.

يتم الحصول على ليف احادي النمط عندما يقترب نصف قطر اللب من الطول الموجي، في هذه الرسالة عند نصف قطر اللب 2.5 مايكرومتر. مع زيادة نصف قطر اللب، يصبح الليف متعدد النمط. تم توضيح اشكال انماط السعة والشدة وكانت متفقة عند مقارنتها بالمصادر الحديثة.

وخلص الطالب الى التوصيات الاتية :

1- تصنيع الياف ذات معامل الانكسار العتبي احادية النمط ومتعددة النمط التي تم تصميمها في هذه الرسالة.

2- دراسة تاثير تغير الطول الموجي على خواص الانماط الموجهة لهذه الالياف.

3- تصميم الياف بصرية باستعمال برامج اخرى ومقارنة النتائج مع نتائج هذه الدراسة.

4- الاستفادة من هذا العمل في الاتصالات البصرية الحديثة لمسافات المدى الطويل وللمسافات القصيرة كذلك.

5- استخدام الياف ذات معامل الانكسار المتدرج بدلا من الالياف ذات معامل الانكسار العتبي ومقارنة النتائج.

---

DESIGN OF OPTICAL FIBERS AND CALCULATE THEIR GUIDED MODES PROPERTIES AT 1550 nm

By  Firas A.Shnain

 Supervised by Dr. Aqeel Razzaq Salih  

Aims of the Present Work

This project aims in particular to design glass optical fibers of the SIF type, and shows how to obtain SMFs and MMFs for optical communication applications. Then, calculate the properties of their guided modes at the operating wavelength 1550 nm by using RP Fiber Calculator. Also, study the effect of changing the core radius on these properties.

Abstract

There is no doubt that optical fiber technology is one of the most important stages of the communications revolution at all and it is of utmost importance in our daily life

Thesis aims to design glass optical fibers of   type step-index fibers and how to obtain single-mode optical fibers and multi mode optical fibers, and then calculate the properties of their guided modes, and study the effect of changing the core radius on these properties

In this study, ten step-index fibers with core radii 2.5, 4.5 and 6.5–13.5 µm (in steps of 1) were designed. The core refractive index is 1.45 and the cladding refractive index is 1.44. The properties of all guided modes have been calculated at a wavelength of 1550 nm by using RP Fiber Calculator program

These properties include propagation constant, effective refractive index, effective area, cut-off wavelength and percentage power in the core. The results of this study showed that increasing the core radius leads to an increase in all the modes properties 

A single-mode fiber is obtained when the core radius approaches the wavelength, in this thesis at the core radius 2.5 µm. As the core radius is increased, the fiber becomes a multi mode. The modes profiles of amplitude and intensity were illustrated and agreed when compared with the modern references

Suggestions for Future Work

Manufacture of step-index single-mode and multi mode fibers that were designed in this thesis

Study the effect of wavelength change on the guided modes        properties of these fibers

Designing optical fibers using other programs and comparing the results with the results of this study

Benefit from this work in modern optical communications for long range distances and for short distances as well

Using graded-index fibers instead of step-index fibers and comparing the