Analysis of the uniformity of the power density distribution at the output of a multimode optical fiber
DOI:
https://doi.org/10.31649/1681-7893-2026-51-1-270-277Keywords:
optical fiber; modal composition; intermodal coupling; fiber bending; power density distribution; laser radiation; modal mixing; speckle structure; multimode optical fiber.Abstract
The influence of the bending radius of a multimode optical fiber with a step-index refractive profile on the spatial distribution of laser radiation power density at the fiber output was investigated. For the experiment, a thermally stabilized laser module based on three laser diodes with a wavelength of 1064 nm and a radiation coupling system for a 200/240/375 μm multimode optical fiber were developed. The investigations were carried out for both straight fiber configuration and bent fiber configurations with diameters ranging from 30 to 70 mm. It was established that fiber bending causes intermodal energy exchange and modification of the modal composition of radiation, which manifests itself in the equalization of the spatial intensity profile. It was shown that the optimal bending diameter for the investigated fiber is 40–50 mm, at which a compromise between the uniformity of the power density distribution and the preservation of output radiation power is achieved. It was also found that the angular conditions of radiation coupling and the asymmetry of the fiber end faces significantly affect the shape of the output profile; however, fiber bending reduces the sensitivity of the system to these factors due to modal mixing.
References
S. Kobayashi and O. Sugihara, “Transformation of the intensity profile for a step-index multimode fiber core,” IEICE Electronics Express, vol. 14, no. 11, Art. no. 20170375, 2017.
A. S. Andrushchak, Z. Yu. Gotra, O. S. Kushnir, Applied Electrodynamics of Information Systems: Textbook. Lviv, Ukraine: Lviv Polytechnic Publishing House, 2012, 304 p.
S. Savović, A. Simović, and A. Djordjevich, “Influence of width of launch beam distribution on equilibrium mode distribution in W-type glass optical fibers,” Optics & Laser Technology, vol. 48, pp. 565–569, 2013, doi: 10.1016/j.optlastec.2012.11.033.
D. Z. Anderson, M. A. Bolshtyansky, and B. Y. Zel'dovich, “Stabilization of the speckle pattern of a multimode fiber undergoing bending,” Optics Letters, vol. 21, no. 11, pp. 785–787, Jun. 1996, doi: 10.1364/OL.21.000785.
M. D. Gijón et al., “Experimental characterization of the speckle pattern at the output of a multimode optical fiber,” Optics Express, vol. 27, no. 20, p. 27737, 2019, doi: 10.1364/OE.27.027737.
Komarova Olga, Kholin Volodymyr, et al. "Physical modeling of output cascades and terminal devices of laser medical equipment with a rectangular cross-section of the output optical beam", Proc. SPIE 13400, Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High Energy Physics Experiments 2024, 134000D (16 December 2024); https://doi.org/10.1117/12.3054916
Laser and health: monograph / A. V. Kipensky, L. Ya. Vasilyeva-Linetska, Vuytsik Valdemar [et al.]; general editor A. V. Kipensky; National Technical University "Kharkiv. Polytechnic Institute". – Kharkiv: City Printing House, 2024. – 387 p. : ill. - (Physical and Biomedical Electronics), https://repository.kpi.kharkov.ua/items/d6581393-a4e7-456c-af18-f15060c14c25 .
8. O. Komarova, "Thermal characteristics of powerful laser diodes and the efficiency of passive heat removal for medical laser systems", Opt-el. inf-energ. techn., vol. 50, vol. 2, p. 300–310, Jan 2026.
Downloads
-
PDF (Українська)
Downloads: 3
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
