Analise de Guias Opticos com o Metodo deElementos Finitos Utilizando Funcoes deBase Mistas

Nome: Breno Guimaraes Ramos
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 29/06/2005
Orientador:

Nomeordem decrescente Papel
Antonio Manoel Ferreira Frasson Orientador

Resumo: Neste trabalho, foi efetuada a implementação do método dos elementos finitos, vetorial completo, com anisotropia total, utilizando funções de base nodais de segunda ordem para discretizar a componente longitudinal do campo elétrico, funções de base de Nedelec quadrática normal e linear tangencial (QNLT), para discretizar a componente transversal do campo magnético,e elementos triangulares.
Através desta implementação, efetuou-se a análise do comportamento da dispersão em fibras PCF (Photonic Cristal Fibers) para várias configurações de diâmetro dos buracos e do afastamento entre eles (pitch). O objetivo foi comprovar a praticidade de ajuste de perfis de dispersão ultra-aplainado nestas fibras, fato relatado em trabalhos recentes. Os resultados de dispersão encontrados demonstraram a possibilidade de se obter perfis planos num intervalo de comprimento de onda de até 200 nm, com opção de se ajustar a faixa plana da curva para um valor negativo (aplicação para compensação de dispersão), ou ainda para dispersão zero (aplicação em sistemasWDM).
Além do cálculo da dispersão, o método desenvolvido também permite calcular a área efetiva do modo e ainda apresenta de forma gráfica a distribuição do campo elétrico, ou do campo magnético, dos modos guiados na fibra. Ainda no aspecto de ajuste de curva de dispersão, pela simulação via elementos finitos foi demonstrada a validade de equações empíricas para o cálculo da dispersão a partir de operações de escalamento na estrutura de uma fibra PCF. Estas equações podem simplificar ainda mais o procedimento de ajuste de dispersão, pois diminuem o número de simulações necessárias pelo método dos elementos finitos.
Para visualizar o comportamento da onda propagante no interior da fibra, foi implementado o método BPM (Beam Propagation Method) através de duas técnicas distintas. Primeiramente com o método de Cranck-Nicholson, com o qual não foi possível estabilizar o processo de propagação, e em seguida com o método de Newmark, com o qual apenas foi possível estabilizar o cálculo da propagação fazendo o valor do passo de avanço no guia da mesma ordem de grandeza que o comprimento de onda propagado. Desta forma, não foi possível observar fenômenos de interesse durante o processo de guiamento.

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