Calcolatore dei modi in fibra a indice graduato

Inserisca la frequenza normalizzata adimensionale, o numero V, e il calcolatore applicherà l’approssimazione standard per V elevato, M ≈ V²/4. La risposta mostra sia la stima continua sia il numero intero di modi più vicino, mantenendo evidente la natura approssimata del calcolo. È utile per confrontare rapidamente le fibre, preparare esercizi, verificare progetti di collegamento ed eseguire controlli preliminari prima di usare un solutore modale numerico dettagliato.

Comprenda che cosa indica il numero V

La frequenza normalizzata V riunisce le dimensioni della fibra, l’apertura numerica e la lunghezza d’onda operativa in un unico valore adimensionale. Per una fibra circolare viene comunemente scritta come V = 2 pi a NA diviso lambda, dove a è il raggio del nucleo, NA è l’apertura numerica e lambda è la lunghezza d’onda nel vuoto. Un nucleo più grande, un’apertura numerica maggiore o una lunghezza d’onda più corta aumentano V e in genere consentono a più distribuzioni trasversali di campo di restare guidate. Questa capacità parte direttamente da V e pertanto non deduce geometria o unità. È comoda quando una scheda tecnica, un altro calcolo o una simulazione hanno già fornito la frequenza normalizzata. Il risultato descrive il numero totale approssimato di modi guidati secondo la convenzione di guida debole, inclusa la degenerazione di polarizzazione. Non è un elenco di costanti di propagazione o forme di campo individuali. Poiché la popolazione modale cresce con il quadrato di V, anche una variazione moderata della frequenza normalizzata può produrre un cambiamento molto maggiore nella capacità stimata. Usi sempre il numero V relativo all’effettiva lunghezza d’onda operativa.

Applichi l’approssimazione parabolica a indice graduato

Per un profilo ideale a indice graduato parabolico, la stima comunemente usata quando i modi sono numerosi è M approssimativamente uguale al quadrato di V diviso quattro. Il calcolatore eleva al quadrato il numero V convalidato, divide per quattro e restituisce tale valore continuo come estimated_modes. Restituisce inoltre nearest_whole_mode_count, ottenuto arrotondando la stima all’intero più vicino per i contesti di pianificazione che richiedono un valore intero. Il risultato continuo resta quello principale perché la formula è asintotica e approssimata; arrotondarla non la trasforma in un conteggio esatto. Il fattore di un quarto è specifico del profilo graduato parabolico secondo la convenzione indicata. Una fibra analoga a indice a gradino viene spesso stimata con il quadrato di V diviso due, quindi usare qui tale espressione quasi raddoppierebbe il risultato previsto. Per esempio, V = 20 fornisce una stima di 100 modi, mentre V = 10 ne fornisce 25. La variazione di quattro volte al raddoppiare di V deriva direttamente dalla legge quadratica. Gli ingressi devono essere finiti e positivi; il limite superiore supportato aiuta a individuare comuni errori tecnici.

Interpreti la stima entro i suoi limiti

Consideri l’uscita una stima ingegneristica di primo ordine per una fibra circolare debolmente guidante la cui distribuzione dell’indice sia vicina a una parabola ideale. Le fibre reali possono discostarsi da tale profilo a causa di tolleranze produttive, depressioni centrali, troncamento, curvature, sollecitazioni o comportamento dei materiali dipendente dalla lunghezza d’onda. Alcuni modi matematicamente supportati possono essere eccitati poco da un determinato lancio, attenuarsi rapidamente o accoppiarsi a gruppi modali adiacenti. Viceversa, la misura dei diagrammi di uscita non rivela necessariamente ogni soluzione guidata. L’approssimazione è più significativa quando V è sufficientemente grande e sono supportati molti modi; vicino al taglio, i calcoli discreti degli autovalori e le soglie modali esatte contano più di una stima continua basata sul quadrato di V. Il calcolo non prevede inoltre ritardo modale, larghezza di banda, attenuazione modale differenziale, accoppiamento o distribuzione della potenza. Per progetti con tolleranze strette, confronti la stima con le specifiche del produttore o con un solutore di automodi scalare o vettoriale. Nei confronti rapidi e nei controlli automatici, il calcolo deterministico offre un riferimento trasparente. Il browser è gratuito e ogni elemento API riuscito usa il prezzo base pubblicato di $0.002.