شبیه‌سازی برانگیزش موج صوتی با سازوکار الکتروتنگش در عبور پالس لیزر از یک تار نوری

در این مقاله به شبیه‌سازی تولید موج صوتی با مکانیسم الکتروتنگش در تزریق یک پالس لیزر به هسته یک تار نوری پرداخته می‌شود. برای انجام مطالعات از معادله موج غیرهمگن هیدرودینامیکی (که چشمه آن واگرایی نیروی الکتروتنگش حجمی است) استفاده می‌گردد. فرض می‌شود که اختلال اولیه در چگالی تار متناسب با نیروی الکتروتنگش باشد. با حل معادله موج همگن، ویژه‌فرکانس‌های صوتی تار نوری و ویژه‌توابع چگالی پیدا می‌شوند. سپس، از قضیه بسط استفاده شده و انتشار صوت و بازتاب آن از جداره تار با استفاده از یک برنامه متمتیکا شبیه‌سازی می‌گردد. تولید اکوی صوتی با فاصله زمانی ns 21 در یک تار نوری از جنس سیلیکای گداخته با قطر μm 125 کاملاً مشهود می‌باشد.

Simulation of sound wave excitation by electrostriction mechanism in laser pulse transmission through an optical fiber

In this paper, the generation of sound wave by electrostriction mechanism in injection of a laser pulse into the core of an optical fiber is simulated. The studies are accomplished by using of inhomogeneous hydrodynamic wave equation (with the divergence of volume electrostriction force as its source term). It is assumed that the initial perturbation of the fiber density is proportional to the electrostriction force. By solving the homogeneous wave equation, the acoustic eigen-frequencies of the optical fiber and the density eigen-functions are found. Then, the expansion theorem is used and propagation of the sound wave and its reflection from the fiber edge is simulated using a Mathematica code. Generation of sound echoes with temporal separation of 21 ns for a fiber made of fused silica of diameter 125 μm is completely evident.