具有高双折射特性的空芯反谐振光纤

为了解决现有提高光纤双折射率方法中光纤结构复杂、制造难度大的问题,设计了一种具有高双折射特性的空芯反谐振光纤。光纤的包层由包层环、4个半管及半管内嵌套的1对小圆组成。采用有限元法分析了光纤的结构参数对其双折射、传输损耗、限制损耗及吸收损耗的影响。仿真结果表明:改变半管直径对双折射的影响较小;通过调整光纤中水平方向与垂直方向半管的厚度差异,可以使光纤获得高双折射,在0.25 THz的宽频率范围内,双折射率大于1.5×10^(-4),同时保持传输损耗小于10 dB/m。

高双折射椭圆纤芯类矩形排布光子晶体光纤的性能研究

高双折射光子晶体光纤具有较强的线偏振光保持能力,采用Bi_(2)O_(3)-GeO_(2)-Ga_(2)O_(3)多组分激光玻璃材料作为纤芯设计了独特结构的高双折射光子晶体光纤。运用有限元法结合完美边界条件,得出该光子晶体光纤在1.55μm和1.80μm波长下,双折射系数分别为5.207×10^(-2)和6.882×10^(-2)。在1.55μm波长处,X和Y极化方向的限制损耗分别为1.386×10^(-5)dB/km和5.386×10^(-7)dB/km。非线性系数表明,结构参数M(D/Λ)分别为0.7和0.8的光子晶体光纤,非线性系数在X和Y极化方向上,范围分别在4.374×10^(3)-4.906×10^(3)km^(-1)·W^(-1)和5.621×10^(3)-6.978×10^(3)km^(-1)·W^(-1)之间。本文所设计的高双折射光子晶体光纤的独特结构和优异性能特点,为光通信和光传感等应用领域提供了新的解决方案。

基于高双折射侧边抛磨光子晶体光纤的表面等离激元共振双参量传感器

利用表面等离激元共振(SPR)技术设计了一款高双折射光子晶体光纤(PCF)传感器,可以实现宽范围的双参量高灵敏度传感.采用侧边抛磨的结构,内部空气孔呈三角晶格排列.金纳米层涂覆在抛磨面直接与待测物接触作为测量折射率RI的通道,更加方便检测工作的进行,靠近纤芯的椭圆孔内充满氯仿用来探测温度.两个独立的通道以及由非对称引入的双折射可以确保独自测量折射率和温度的变化,解决了交叉灵敏度问题.借助全矢量有限元软件COMSOL Multiphysics,灵活使用散射边界条件可以很好的对光子晶体光纤传感器的光学特性进行数值分析研究.实验结果表明,文中提出的传感器可以测量折射率范围为1.32~1.39,温度范围是20~60℃,在500~1100 nm的波长范围内可以观察到明显的表面等离激元共振效应.为了进一步分析该结构的性能,对主要结构参数(抛光面金膜厚度m_(1)、Ta_(2)O_(5)厚度m_(2)、中心空气孔直径d1以及占空比)做了研究分析.仿真结果得到折射率传感下的平均波长灵敏度5700 nm/RIU,最大波长灵敏度13200 nm/RIU,最大振幅灵敏度818.44 RIU^(-1),传感器的折射率分辨率为1.75×10^(-5)RIU.温度传感范围为20~60℃,得到最大波长灵敏度为2.6 nm/℃,最大振幅灵敏度为0.363℃-1,以及传感器的温度分辨率为3.84×10^(-2)℃.该工作对于高灵敏度、实时、分布式、多参量测量SPR传感器的设计和实现具有指导意义.

高双折射光纤环镜轴向应变灵敏度研究

理论推导了高双折射光纤环镜轴向应变灵敏度公式,讨论了在高双折射光纤材料和入射光源不变的前提下,高双折射光纤长度以及作为敏感元件的传感长度与传感器轴向应变灵敏度的关系,讨论了入射光源相同时高双折射光纤材料与传感器轴向应变灵敏度的关系。结果表明:在高双折射光纤材料和入射光源不变的前提下,高双折射光纤环镜波长变化与轴向应变成线性关系,线性灵敏度为高双折射光纤材料和入射光源中心波长决定的常数,与接入的高双折射光纤长度、作为敏感元件的传感长度无关。

基于高双折射取样啁啾光纤光栅的动态PMD补偿

为了解决高速光纤通信系统中偏振模色散(PMD)补偿问题,提出了基于高双折射线性啁啾光纤光栅的线性应变梯度悬臂梁的结构设计;同时,考虑到波分复用系统中不同信道PMD值不同,提出了取样啁啾(CSP)与周期啁啾(CGP)的等效,通过应变测试,验证了等效啁啾的可行性。利用带有CSP的高双折射取样光纤光栅制成多信道PMD补偿器,并进行了40 Gb/s的传输系统PMD补偿实验,最大可补偿差分群时延(DGD)为58.6 ps,补偿后信号眼图张开度有明显改善,信号传输误码率可降至3.59e-16。

高双折射光子晶体光纤偏振模色散测量

对一种高双折射光子晶体光纤的偏振模色散进行了测量.实验用26m长光子晶体光纤使皮秒光脉冲的两个正交偏振模产生了108ps时延.运用脉冲时延法和固定分析仪法对这种高双折射光子晶体光纤的偏振模色散进行了实验测量,测量得到其偏振模色散参量可达4154ps/km,对应的模式双折射度为1.25×10-3.这种新型的高双折射光纤可用于补偿光纤通信系统中的偏振模色散.

高双折射光子晶体光纤研究

设计了一种高双折射光子晶体光纤(Photonic Crystal Fiber,PCF),即增大两个与纤芯相邻的空气孔直径,使光纤只具有二重对称性,呈现出较高的双折射.通过压缩x轴方向孔间距,进一步增大双折射度.采用全矢量有限单元法(Finite-element Method,FEM),研究了该光子晶体光纤基模对应的相双折射和群双折射,给出了该高双折射PCF双折射随输入光波长的变化曲线.结果获得了10-3量级的高双折射.具有设计参量的该光子晶体光纤结构的相双折射在1550nm处可以达到5.0×10-3,在更长的波长处,这一值会更高.

一种高双折射高负平坦色散压缩型光子晶体光纤

设计了一种具有高负平坦色散特性的压缩型高双折射光子晶体光纤。为了获得高双折射特性,光纤包层采用压缩三角格子和椭圆空气孔的结构;为了提高控制色散的灵活性,在纤芯加入小的缺陷空气孔。基于超格子构造法,详细地模拟分析了光纤的双折射、色散特性。研究结果表明:在波长1.3~1.8μm的宽波段范围内,可获得高负平坦色散且色散值约为-667 ps·nm^(-1)·km^(-1),色散值在±7 ps·nm^(-1)·km^(-1)的范围内变化;双折射在波长研究范围内都实现了10^(-2)的高数量级,且在1.55μm处可达到2.21×10^(-2)。基于此种光纤的高负色散特性和高双折射在光传输系统及光纤传感有广泛应用。

高双折射液晶化合物的研究进展

近年来,液晶器件的响应速度得到了很大的改善,响应时间已经从25ms减少到3ms甚至更短。虽然这种改善与液晶层厚度的变薄有关,但主要原因应该归因于新型液晶材料的发展和使用。色序液晶显示能产生更高质量的图像,但前提是必须有能快速工作的液晶材料。液晶材料的旋转黏度系数、双折射和液晶层的厚度是影响液晶器件响应时间的3个主要因素。本文以液晶双折射这一因素为主线,从液晶化合物结构的角度介绍了影响液晶双折射数值的若干因素,包括中心环结构、中心基团上的桥键、极性基团和侧位-F对液晶双折射的影响等,延长分子的π电子共轭长度能有效提高液晶的双折射。本文列举了国内外已合成的高双折射向列相液晶的分子结构及双折射值,最后对高双折射液晶的研究进行了展望。

用于全光纤电流传感器的扭转高双折射光纤设计

传感光纤中的残余线性双折射、温度和振动敏感性严重影响着Sagnac式全光纤电流传感器的精度。设计了一种可用于全光纤电流传感器的扭转高双折射光纤,该光纤由两端变速率扭转部分和中间匀速率扭转部分组成。其中,变速扭转部分能实现线偏振光和圆偏振光之间的相互转化,具有λ/4波片功能;匀速扭转部分,具有较小的光纤固有线性双折射和圆保偏功能,从而可更为精确地感应法拉第效应。将这种扭转高双折射光纤绕制成特殊结构传感光纤环,解决了Sagnac效应以及电流导体位置对全光纤电流传感器测量结果的影响。理论上建立了扭转高双折射光纤的耦合模方程,模拟了线偏振光入射该光纤时光波偏振状态演化情况。在此基础上设计一种新型的抗振型Sagnac式电流传感器。

隔行分层填充的太赫兹超高双折射多孔光纤

本文提出了一种对普通三角晶格多孔光纤隔行分层填充匹配材料,实现超高模式双折射的方法.首先,采用全矢量有限元法对多孔度为43.08%的三角晶格多孔光纤的传输特性进行了详细研究.随后,为增强结构非对称性对纤芯空气孔隔行填充折射率为1.4的液体,发现光纤的模式双折射显著提高,在峰值处(1.1 THz)由填充前的1.05×10-3增大到1.36×10-2;x,y两偏振模式基模的吸收损耗系数分别由0.16 d B/cm增大到0.25 d B/cm和0.28 d B/cm;光纤的工作带宽由1.1 THz增大到1.9 THz.研究发现通过增大填充材料的折射率能够显著提高光纤的模式双折射;当n=2,f=2.2 THz时,光纤能够达到8.03×10-2的超高模式双折射.进一步,采用隔行分层填充的方式,在不同层填充不同折射率的液体,实现折射率的梯度分布,从而增强光纤对导模的限制能力.结果显示,采用该填充方法,光纤的模式双折射在工作频段内没有峰值,呈现单调递增的趋势.当f=2.2 THz时,模式双折射达到7.19×10-2.该设计不仅实现了超高的模式双折射,同时还具备可调谐的特性,对实际应用具有重要意义.

高双折射光子晶体保偏光纤研究进展

光子晶体光纤的问世,使得光子晶体保偏光纤(Polarization maintained photonic crystal fibers, PM-PCF)的研究一直是光通信领域的研究热点。在综述国内外大量文献的基础上,对高双折射光子晶体保偏光纤的传输机理和保偏原理进行分析,评述了高双折射光子晶体保偏光纤的各种设计方案,并进一步对光子晶体保偏光纤的研究现状、应用和发展前景进行了展望。

高阶色散对高双折射光纤增益谱的影响

根据参量放大和拉曼效应共同作用下的耦合波方程,在考虑高阶色散情况下,当输入泵浦波偏振方向同双折射轴成45°时,通过引入拉曼增益的洛伦兹模型,研究了高双折射光纤中,参量放大和拉曼效应共同作用下的增益谱随相关参量的变化关系。结果表明:高双折射光纤中,在不同色散区,不同的输入参量(输入功率、群速度失配等)条件下,参量放大和拉曼效应共同作用下的增益谱受到高阶色散的影响,增益谱的结构、强度和谱宽产生了变化,高阶色散对增益谱的影响不可忽略;可以利用增益谱在大群速度失配区域远离中心频率偏移的性质,提取T频率脉冲。

石墨烯包层结构光子晶体光纤的高双折射特性

将PG玻璃材料制作成的椭圆纤芯引入光子晶体光纤中心,设计了一种石墨烯包层结构的高双折射光子晶体光纤.基于有限元法对该光纤的双折射特性进行了数值模拟,研究了光纤孔径比、孔间距和纤芯椭圆对双折射特性的影响,并以该光子晶体光纤的模场面积和限制性损耗为依据进行了优化.研究结果表明:在波长1 550nm处,光纤双折射率高达0.13,满足高双折射要求;两偏振方向模场面积小于0.7μm2,限制性损耗低于10-6 dB/km.该光纤可有效保持光在传输系统中的偏振状态,为高稳定性超连续谱的产生提供依据.

新型含萘基和二乙炔基高双折射液晶分子的合成及光电性能

通过多步Sonogashira偶联反应成功合成分子结构中含萘环的不对称二乙炔衍生物:4-(4-(4-(6-(己氧基)-2-萘基)-1-(1,3-丁二炔基))-3-乙烯基-苯乙炔基)-N,N-二甲基苯胺。通过核磁共振和元素分析对其结构进行了表征,通过差式扫描量热分析(DSC)、偏光显微镜(POM)和阿贝折射仪研究了其液晶性和双折射特性;通过紫外-可见吸收光谱仪和荧光分光光度计测得其吸收-发射光谱。测量发现该化合物具有热致型向列相液晶特性和很高的双折射值(Δn=0.47)。化合物溶液荧光发射波长为470 nm,荧光量子产率高达97%。应用旋转涂膜的方法制作的双层器件ITO/PEDOT/liquid crystal compound/Mg∶Ag(10∶1)/Ag(ITO:氧化铟锡,PEDOT:聚3,4-乙撑二氧噻吩),电致发光波长为503 nm,器件显示了较好的电致发光稳定性和二极管整流特性,启动电压较低(6.75 V),在14.75 V时达到最大亮度150 cd/m^2。该化合物有望作为一种潜在的液晶显示材料和电致发光材料。

一种高双折射光子晶体光纤中的脉冲俘获分析

数值模拟分析了一种新型高双折射光子晶体光纤中的脉冲俘获现象,以及泵浦脉冲入射条件对脉冲俘获效果的影响机理.结果表明:泵浦脉冲和信号脉冲处于零色散点附近,且分别处于光子晶体光纤的反常和正常色散区,其走离参量的数值小于10-12 s/m时,可以实现脉冲俘获;泵浦脉冲和信号脉冲的时域中心延迟对泵浦脉冲光谱红移量和信号脉冲光谱蓝移量影响很小,但时域中心延迟越大,信号脉冲的输出频谱越窄,俘获效果越差;提高泵浦脉冲峰值功率,可明显增大泵浦脉冲光谱红移量和信号脉冲光谱蓝移量,为实现不同波长范围的全光开关提供了条件;泵浦脉冲半宽度越大,泵浦脉冲频谱越宽,信号脉冲频谱越窄,俘获效果越不明显.

高双折射光子晶体光纤的特性研究

对高双折射光子晶体光纤的特性进行了分析,用多极法对自行设计的高双折射光子晶体光纤的基模模场、双折射、色散、限制损耗等特性进行了数值模拟计算。这些结果对设计高双折射光子晶体光纤有参考价值。

高双折射光纤环镜应变传感研究(英文)

研究了高双折射光纤环镜的应变传感原理,推导了谐振波长与轴向应变的关系式,并进行了实验研究.该传感器具有很高的灵敏度:谐振波长漂移为0 .031 8 nm/με,约是裸光纤光栅的32倍.谐振波长和轴向应变之间的线性拟合度为0 .999 4 .该传感器具有灵敏度高、结构紧凑、使用方便等优点.

新型高双折射及色散平坦光子晶体光纤研究

用平面波展开法对光子晶体光纤中电磁场的M axw ell方程组进行了求解。将光纤截面作为超元胞衍生出一个无边界的二维周期性系统,光纤纤芯等效为光子晶体中的缺陷,借助平面波法对其性质进行研究,模拟了半导体中的超格子。运用上述超格子模型,对与纤芯同列孔半径可变的高双折射及与包层中纤芯距离最近的孔半径可变的色散平坦光子晶体光纤的光学性质进行了研究,发现与纤芯同列的孔半径变化时,其双折射比传统光纤更强,而当包层中距离纤芯最近的孔半径取特定值时,可得到近零色散平坦光纤并在大范围内获得反常色散。与传统光纤和普通光子晶体光纤相比,这种新型的色散平坦光纤在密集波分复用(DW DM)光通信系统中具有更高的应用价值。

高双折射光纤光栅扭转特性分析与应用

通过对高双折射光纤光栅的特性进行分析,提出了一种新型的可埋入工程材料的扭转传感器结构。基于光纤光栅的模耦合理论和高双折射光纤的扭转特性,建立了扭转高双折射光纤光栅传输光波的数学模型,并分析其光谱特性,仿真结果表明扭转高双折射光纤光栅的反射谱不具备方向性,只与扭转角度大小有关。当扭转角度从0变化到360°时,高双折射光纤光栅的2个主峰波长都随之产生漂移,x方向的光向短波长方向移动,y方向的光向长波长方向移动,并且反射谱峰值逐渐减小,通过前向耦合模理论与反向耦合模理论结合分析并仿真,得出x和y方向上波峰值变化量,以及相应的中心波长的变化量,最后通过实验数据对高双折射光纤光栅的变化参数与扭转角度的关系作出验证。