Effect of optical fiber core diameter on Brillouin scattering loss

• Published in: Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics
• Date: 2021
• ISSN: 1560-8034
• Main Authors: Humayun, M.A., Hasan, M.N., Rashid, M.A., Kuwana, A., Kobayashi, H.
• Format: Article
• Language: English
• Published: Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України 2021
• Subjects: Optics
• Online Access: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/216290
• Journal Title: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Cite this: Effect of optical fiber core diameter on Brillouin scattering loss / M.A. Humayun, M.N. Hasan, M.A. Rashid, A. Kuwana, H. Kobayashi // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. — 2021. — Т. 24, № 4. — С. 450-456. — Бібліогр.: 22 назв. — англ.

This paper reports the effect of the core diameter of optical fiber cables on stimulated Brillouin scattering loss, which is one of the major loss characteristics of an optical fiber communication system. Analysis of this loss characteristic at three windows of the operating wavelength of a laser has been carried out through a numerical approach. Among different types of optical fiber cables, multi-mode step index silica fiber, multimode graded index silica fiber, and plastic fibers have been considered for the numerical analysis. The numerical analysis has been performed using MATLAB in this research work. Through the comparative analysis, it has been ascertained that the Brillouin scattering loss is not only affected by the operating wavelength, but also by the core diameter of the different types of cable. From the investigation of the comparative analysis, it is revealed that Brillouin scattering loss declines with the application of multimode graded index silica fiber. However, in the plastic fiber category, plastic step-index fiber offers better performance. У цій статті повідомлено про вплив діаметра серцевини волоконно-оптичних кабелів на втрати розсіювання Бриллюена, що є однією з основних характеристик втрат у системі зв’язку з оптичним волокном. Аналіз цієї характеристики втрат на трьох вікнах робочої довжини хвилі лазера проведено на основі чисельного підходу. Серед різних типів волоконно-оптичних кабелів для чисельного аналізу були розглянуті багатомодові волокна на основі двоокису кремнію зі ступінчастою зміною показника заломлення, багатомодові волокна на основі SiO₂ з поступовою зміною показника заломлення та пластикові волокна. У цій дослідницькій роботі проведено чисельний аналіз за допомогою MATLAB. Шляхом порівняльного аналізу було встановлено, що на втрати розсіювання Бриллюена впливають не тільки довжина робочої хвилі, а й діаметр серцевини різного типу кабелю. У результаті порівняльного аналізу було виявлено, що втрати розсіювання Бриллюена зменшуються із застосуванням багатомодового волокна на основі SiO₂ з поступовою зміною показника заломлення. Однак у категорії пластикових волокон, волокно зі ступінчастим профілем показника заломлення демонструє кращі показники.