Моделювання фотонно-кристалічного волокна з решіткою Кагоме

Abstract

Об’єкт дослідження – фотонно-кристалічне оптичне волокно з решіткою Кагоме та порожнистою серцевиною. Мета роботи – моделювання та аналіз власних режимів фотонно кристалічного волокна з решіткою Кагоме, визначення ефективних індексів мод та впливу геометрії оболонки на локалізацію електромагнітного поля. Метод дослідження – чисельний експеримент із застосуванням програмного пакета COMSOL Multiphysics, модулів Electromagnetic Waves, Frequency Domain та Mode Analysis. У роботі побудована двовимірна модель фотонно-кристалічного волокна з періодичною мікроструктурованою оболонкою типу Кагоме. Проведено чисельні розрахунки власних режимів хвилеводу, отримано просторові розподіли електромагнітного поля для основної та вищих мод, а також визначено відповідні ефективні індекси. Проаналізовано вплив кількості та геометрії повітряних отворів оболонки на ступінь локалізації моди в порожнистій серцевині. Показано, що навіть за відсутності класичної фотонної забороненої зони структура забезпечує ефективне утримання світла завдяки низькому перекриттю мод серцевини та оболонки. Результати роботи можуть бути використані для проєктування оптичних волокон нового покоління для спектроскопії, сенсорики, телекомунікацій та високопотужних лазерних систем.