Světelné vlny v deformovaném optickém vlákně

Bc. Jan Stopka

Diplomová práce

Light waves in a deformed optical fibre

Anotace:

V této práci se zabýváme šířením světla skrze multimódové optické vlákno a jeho změnou pod vlivem deformací vlákna. Předkládáme teoretický rámec pro popis šíření skrze segment ohnutého vlákna. Ukazujeme, že účinek ohybu může být popsán jako jednoduchý problém vlastních hodnot. Také zkoumáme účinek ohybu pro ideální parabolické vlákno a odvozujeme, že transformační matice je vysoce odolná vůči ohýbání vlákna. Dále ukazujeme, že tyto už tak malé změny v transformační matrici parabolických vláken mohou být zohledněny jako efektivní změna délky vlákna bez ohledu na to, jak složité konkrétní ohýbání je. Tyto teoretické předpovědi jsou podpořeny experimentálními výsledky, které potvrzují robustnost přenosu světla skrze deformovaná parabolická vlákna ve srovnání s~vlákny se skokovým profilem indexu lomu.

Abstract:

In this thesis we study light transport through a multimode optical fibre and its changes due to deformation of the fibre. We develop a theoretical framework for description of propagation through a bent fibre segment. We show that the effect of bending can be rewritten into a simple eigenvalue problem. We also study the effect of bending for ideal parabolic-index fibre and we show that the transformation matrix is highly resilient to bending of the fibre. Moreover we show that these already small changes to transformation matrix in parabolic-index fibre can be accounted for as an effective fibre length change regardless of how complex a particular bending is. We support these theoretical predictions with experimental results confirming the robustness of light-transport to bending deformations in parabolic-index fibres compared to step-index fibres.

Keywords

optická vlákna, módy, ohyb, parabolické vlákno, transformační matice, vláknové zobrazování, spin-orbitální interakce, Optical Fibre, Mode, Bending, Parabolic-Index Fibre, Transformation Matrix, Fibre Imaging, Spin-Orbital Interaction

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 11. 5. 2017

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 15. 6. 2017
• Vedoucí: prof. Mgr. Tomáš Tyc, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Fyzika / Teoretická fyzika a astrofyzika