結合損失はどのように計算しますか?

光工学における結合損失の計算

結合損失とは、ファイバー、ファイバーからチップ、レーザー光源とファイバーなど、2 つの光学デバイス間で光が転送されるときに発生する光パワー損失を指します。これは、光通信システムの設計と分析における重要なパラメータです。結合損失を計算するには、デバイス間の配置、モード フィールドの直径、開口数、反射率など、いくつかの要素を考慮する必要があります。

結合損失の一般式

結合損失（L _c ）を計算する一般的な式は次のとおりです。

L _c = -10 log ₁₀ (P_出力/ P_入力) dB

• P _out : 結合後の光出力。
• P _in : 結合前の入力光パワー。

結合損失に影響を与える要因

• ミスアライメント損失:ファイバー コア間の横方向、角度方向、または縦方向の変位により発生します。
• フレネル反射損失: 2 つの媒体の界面における屈折率の差によって発生します。
• モード フィールド径の不一致:ファイバーまたはデバイスのモード フィールド径が同一でない場合、一部の光が効率的に結合しません。
• 開口数の不一致:結合に関与するファイバーまたはデバイスの開口数の違いによって発生します。
• 端面品質:清潔さや仕上げなど、ファイバー端面の表面品質が含まれます。

追加の考慮事項

結合損失を計算するときは、後方反射、散乱、吸収損失も考慮に入れる必要があります。これらも結合損失全体に影響する可能性があります。さらに、より正確で具体的な損失計算を行うには、ファイバー コアの形状、モードの形状とプロファイル、および関連するデバイスの特定の特性を考慮した特殊な式が必要になる場合があります。

まとめ

結合損失は光学システムの効率にとって重要な要素であり、直接測定と計算の組み合わせによって決定できます。計算には、出力と入力、結合インターフェースの幾何学的および物理的考慮が含まれます。結合損失はさまざまなパラメータの影響を受け、最適化には慎重な調整、光学特性のマッチング、高品質の表面仕上げが必要になることがよくあります。