基于低双折射光子晶体光纤Sagnac干涉仪的超低温度系数扭曲传感器

研究了低双折射光子晶体光纤中由光纤扭曲造成的圆双折射效应,并应用Sagnac干涉仪结构设计了扭曲传感器.在Sagnac环中的光子晶体光纤上施加机械压力引入初始线双折射并产生正弦干涉光谱,再扭曲光纤产生圆双折射使干涉光谱随扭曲角度移动.光谱峰值波长随扭曲角度变化符合Sinc函数关系,理论分析与实验相符.传感器灵敏度为1.00nm/°,分比率为0.01°,并具有超低的温度系数-0.5pm/℃.

新型高双折射率高灵敏度光子晶体光纤设计

针对现有光子晶体光纤(PCF)结构复杂、不易制造且灵敏度低的问题,设计了一种用于液体传感的新型高双折射率高灵敏度PCF。这种光纤的纤芯中引入了2种尺寸不同的椭圆形空气孔,而包层则是由相同尺寸的圆形空气孔按四边形排列组成的。利用有限元法结合完美匹配层边界条件,借助COMSOL Multiphysics模拟软件对该PCF进行了数值模拟。将水作为传感液体注入纤芯,在1.3~1.8μm的波段范围内对光纤的双折射、限制损耗以及灵敏度进行了详细的分析。研究结果表明:随着波长的增加,新型PCF的双折射率达到了10-2数量级;在波长为1.3μm时,其灵敏度高达54.4%,相较于已有PCF,提升幅度高达1.1~2.5倍。

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.

高双折射低损耗条形纤芯光子晶体光纤设计

目前新型光子晶体光纤(photonic crystal fiber, PCF)在太赫兹波段(Terahertz, THz)内的研究不断深入,在满足高性能的同时也要保证较低的损耗,才能应用得更加广泛。针对0.9~1.4太赫兹波段,提出了一种具有高双折射、低色散、低损耗的光子晶体光纤,通过在纤芯包层中引入条形空气孔,形成不对称结构,提高特性,在0.9 THz~1.4 THz波段内进行特性研究。仿真结果显示,在1 THz时可达到0.076的双折射特性,同时最低可达到0.027 ps/(THz·cm)的近零平坦色散,限制损耗在1 THz时为10^(-9)dB/m数量级,有效模场面积为10^(-4)m^(2)数量级。

高双折射低有效模场面积SF57软玻璃光子晶体光纤设计(英文)

设计了一种包层为椭圆孔排列的六边形结构SF57软玻璃光子晶体光纤,在其纤芯区域引入了菱形排列的四个小椭圆孔.利用有限元法模拟了该光子晶体光纤的双折射和有效模场面积,获得了波长1.55μm处双折射为1.01×10^(-1),x和y偏振的有效模场面积分别为1.52μm^2、1.55μm^2的高双折射低有效模场面积光子晶体光纤.且对该光纤的结构参数进行了实验制作的容差性分析,得到了较大的制作容差对其光纤的双折射影响很小,具有较好的偏振稳定性.

一种高双折射低损耗大负色散光子晶体光纤的设计

设计了一种新型光子晶体光纤结构,该光纤包层包含六个由不同形状空气孔组成的轴对称的三角晶格,并在中间沿x轴引入一排大小不同的椭圆空气孔,实现了高双折射、低限制性损耗和大负色散特性。构建了该光子晶体光纤的有限元模型,基于该模型研究了中心两个空气孔的偏转角对LP01模和LP11模的模场分布、双折射系数、限制性损耗和色散系数的影响。研究表明,在偏转角α=90°时该型光纤具有最优性能,即LP01模可在波长为1550nm处获得高达3.618×10-2的双折射、仅为1.999×10-14dB/m的限制性损耗以及低至-764ps/(nm·km)的大负色散,其综合传输特性优于现有典型光子晶体光纤。

一种高双折射低限制性损耗光子晶体光纤设计

本文设计了一种适用于长距离光纤通信的新型光子晶体光纤。该光纤包层内椭圆形和圆形空气孔呈交错排列,纤芯两侧为两个小椭圆空气孔。利用有限元分析方法对所设计光纤的传输特性进行分析并对其结构进行了优化,确定了最佳结构。结果表明,波长为1550 nm时,此新型光子晶体光纤在最佳结构下可提供高达3.51×10^(-2)的高双折射和低至1.5×10^(-9) dB/m的限制性损耗。与现存的引入椭圆形空气孔的光子晶体光纤相比,本文中的光子晶体光纤的双折射系数有较大提高,限制性损耗系数降低了5个数量级。另外,本文还详细研究了光子晶体光纤的色散随光子晶体光纤结构的变化以及其布里渊增益特性,并分析了其可制造性。基于其高双折射和低限制性损耗特性,此种光纤可应用于长距离光纤通信系统。

高双折射低色散光子晶体光纤设计

为了高效传输太赫兹(Terahertz,THz)波并促进太赫兹的实际应用。提出了一种具有高双折射,低色散特性的太赫兹光子晶体光纤(Photonic Crystal Fiber,PCF)。利用全矢量有限元法对所提出的PCF结构进行数值仿真,分析了结构参数与双折射以及色散的关系。仿真结果表明,该光纤在0.9~1.3 THz可获得10-2数量级的高双折射和较低的色散,频率为1 THz时双折射可高达0.0318,同时在1.1~1.3 THz,可获得0.8±0.45ps/(THz·cm)的色散。

高双折射高非线性低损耗八边形光子晶体光纤特性（英文）

为了同时实现高双折射高非线性并得到低损耗,设计一种在光纤纤芯附近引入椭圆形空气孔和圆形空气孔组成的新型优化的八边形光子晶体光纤。采用全矢量有限元法结合各向异性完美匹配层,对该光纤的有效面积、非线性、双折射和损耗特性进行了模拟分析。数值模拟结果表明,通过选择适当的结构参数,在波长1.55μm处,该光纤具有高双折射高达B=1.68×10-2,比普通光纤高两个数量级,高非线性系数为γ=60 W-1km-1和低损为0.6 dB/km。这种具有高双折射高非线性系数的光纤可用于光通信、偏振敏感的各种设备和产生超连续普等领域。

一种高双折射低损耗椭圆双芯光子晶体光纤的特性分析

为了获得高双折射低损耗的光子晶体光纤,设计了一种椭圆双芯,包层为三角晶格排列的光子晶体光纤。运用全矢量有限元法研究了光纤的空气孔间距与双折射值、非线性特性、模场面积、限制损耗及色散的关系。研究结果表明:在波长为1.55μm处,光纤基模的双折射值达0.04343;X、Y偏振方向的非线性系数分别为48.832 W^-1·km^-1和46.286 W^-1·km^-1,同时,X方向的限制损耗低至8.242×10^-9 dB/km;在0.85~1.8μm波长范围内,色散都为正常负色散。

一种空气圆孔缺陷的新型光子晶体光纤

课题组提出了一款圆孔缺陷纤芯的高非线性、低损耗的新型光子晶体光纤,该设计提高了光纤基模的非线性值。研究利用全矢量有限元法对光纤基模的特性进行了仿真与分析,仿真结果显示:当λ=1.55μm时,得到了圆孔缺陷光纤基模的非线性系数为73.4W^(-1)·km^(-1),限制性损耗值为10^(-5)dB/km量级。这种设计实现了光纤的高非线性、低损耗等特性,为光纤传感、非线性光学等领域的研究提供了理论指导。

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.

基于椭圆孔包层和微型双孔纤芯的新型高双折射光子晶体光纤

设计了一种新型高双折射光子晶体光纤,即其包层引入椭圆形空气孔,且以三角晶格方式周期排列,纤芯引入亚波长尺寸(～0.16μm)的微型双孔结构阵列.采用全矢量有限元法和各向异性完美匹配层边界条件分析了该型光子晶体光纤的双折射特性和色散特性,详细介绍了该光子晶体光纤在不同的椭圆率、椭圆归一化面积、微型双孔孔径、两小孔之间间距的情况下双折射和限制损耗随波长的变化曲线.模拟结果表明,通过同时在包层和纤芯引入非对称性,获得了较高的双折射(～10-3量级)和极低(～10-4 dB/km)的限制损耗.提供了一种新的光子晶体光纤设计方法,即通过同时在包层和纤芯引入新结构来同时获得高双折射和低损耗.

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。

新型高双折射光子晶体光纤特性分析

将单模光子晶体光纤的空气孔设计成椭圆形增加其结构的不对称性,可以破坏模式中两偏振态的简并,达到实现双折射特性的目的.据此,提出了一种新型的高双折射光子晶体光纤.该模型通过在纤芯引入两个小空气孔以及将包层的第一环和中间一行变为椭圆空气孔来造成光纤模式的不对称性,获得了高双折射特性.之后对该结构的色散特性及模场面积等特性进行了数值模拟,并且讨论了外包层空气孔的几何参数改变对于该模型色散特性的影响.采用全矢量平面波展开法,并且以完美匹配层作为边界条件对该结构光子晶体光纤的上述特性进行分析.结果表明,该结构光子晶体光纤可以在较宽的波长范围内产生10-3量级的模式双折射,并且从1 100～1 800nm范围内具有平坦色散特性,同时具有小模场面积特性.为基于超平坦色散、高双折射和高非线性光子晶体光纤的光纤器件的制作和应用提供理论基础.

一种近红外波段的高双折射高非线性光子晶体光纤

提出了一种具有中心缺陷孔的新型非对称椭圆光子晶体光纤,采用全矢量有限元法研究了其双折射、色散和非线性等特性。通过改变第一层椭圆孔的角度,加强了结构的双折射性能,同时还能改善结构的色散表现。分析计算结果得出,设计合适的结构参数可在波长1.55μm处获得3.05×10^(-2)的高双折射,同时在X和Y偏振方向获得较高非线性系数。此外,在保持高双折射的同时,此PCF也可获得1 000~1 550 nm近550 nm的负色散平坦区。该新型近红外波段的高双折射高非线性负平坦色散的光子晶体光纤在偏振控制、非线性光学及光纤通信等领域具有广泛的应用前景。

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。

低损耗高双折射太赫兹Topas光子带隙光纤

以太赫兹低损耗聚合物材料Topas环烯烃共聚物为基材,设计了一种带隙型光子晶体光纤.光纤由三角形排列的圆角正六边形空气孔构成包层,缺失四个近邻空气孔构成近菱形的二重对称空气芯.采用有限元法分析了该光纤在太赫兹波段的传输特性.结果表明：在1.5THz附近约0.3THz的宽频范围内存在光子带隙,光纤可以基于光子带隙效应将太赫兹波束缚在空气芯中传输.在1.4~1.6THz范围内具有10-3数量级的高双折射;x偏振基模和y偏振基模的损耗都小于0.1cm-1,分别在1.53THz和1.5THz处达到最小值0.029 1cm-1和0.028 7cm-1.所设计的太赫兹Topas光子带隙光纤具备结构简单、易制备、直径小而易弯曲的特点.