基于表面等离子体共振的光子准晶体光纤甲烷氢气传感器

设计了一种用于同时检测甲烷和氢气的基于表面等离子体共振(SPR)的新型光子准晶体光纤(PQF)传感器。在该传感器中,在银膜上分别沉积Pd-WO3和掺杂聚硅氧烷的笼型分子E薄膜作为氢气和甲烷的敏感材料。采用全矢量有限元方法对PQF-SPR传感器进行数值分析,结果证明该传感器具有良好的传感性能。在0%~3.5%的浓度范围内,氢气的最大检测灵敏度和平均灵敏度分别为0.8 nm/%和0.65 nm/%,甲烷的最大灵敏度和平均灵敏度分别为10 nm/%和8.81 nm/%。该传感器具有同时检测多种气体的能力,在设备小型化和远程监测方面具有很大的潜力。

准光子晶体光纤的色散特性

设计了几种在较宽的通信区域色散平坦的准光子晶体光纤(PQF),借助于全矢量有限元法,分别研究了基于双包层结构的2种准晶格光子晶体光纤的色散特性。数值模拟结果指出:对于PQF1,通过合理选择结构的参数,在光通信窗口1.45～1.65μm的范围内准光子晶体光纤的色散数值可以控制在-2.41±0.28ps/(km.nm)。小幅度增大孔间距,可在1.350～1.736μm的较宽波长范围内得到一条近零平坦色散曲线,其色散值|D|可以控制在1 ps/(km.nm)左右,达到-0.45～0.57 ps/(km.nm)。对于PQF2,在1.45～1.68μm的范围内其色散值可以控制在4.795±0.355 ps/(km.nm)。

包层空气孔渐变的准光子晶体光纤的色散特性研究

设计了一种准光子晶体光纤,其包层由呈准周期分布的空气孔构成,其中靠近芯区的空气孔的直径是渐变的。采用带有良匹配层(APML)吸收边界的全矢量频域有限差分(FDFD)方法对其色散特性进行了数值分析,计算了孔间距取1.5μm^2.2μm,最小空气孔直径分别取0.4μm^0.6μm,从第一层到第三层直径线性递增量分别为0.1μm和0.2μm的条件下,这种光纤基模的色散曲线。结果表明:通过调节包层中三种不同尺寸的空气孔的大小以及孔间距这四个参数,可以得到不同平坦水平的色散曲线,甚至于超低超平坦的色散曲线。例如,当孔间距取1.7μm,空气孔直径分别取0.5μm、0.7μm、0.9μm,在1.4μm^1.7μm波段内,这种光纤的色散值可以控制在6.0±3.0 ps/km.nm范围内。

S+C+L波段色散斜率补偿光子准晶体光纤(英文)

针对光纤通信中的色散补偿,尤其是密集波分复用系统的多信道同时补偿的需求,提出了一种用于宽带色散斜率补偿的光子准晶体光纤.该光纤结构包层空气孔为准晶体排列,并且在纤芯引入了中心缺陷.通过对光纤特性的数值分析表明,在1 460-1 625 nm的光通信波段,该结构光纤的相对色散斜率为0.004 4-0.002 9 nm^-1,相对色散斜率与标准单模光纤近似相等,且负色散值达-2 476 ps·nm^-1·km^-1.对标准单模光纤进行色散补偿后,在S＋C＋L波段色散值为（-0.5-0）ps·nm^-1·km^-1.该光纤可用于对当前光纤通信系统进行宽带色散补偿,实现多信道同时补偿,简化结构,并降低补偿成本.

基于光纤通信的准光子晶体光纤研究

针对光子晶体光纤的非线性问题,设计了新型准光子晶体光纤结构。所设计的准光子晶体光纤的纤芯采用圆形空气孔,中心孔作为缺陷,前3层通过小孔结构形式实现内包层。结构的电磁场分析表明:随着入射角的增大,横向磁场模式的禁带会明显变窄,横向电场模式的禁带会明显变宽。参数分析后得出以下结论:在光通信的1 550nm波长附近,结构的色散曲线表现了高平坦的特性;通过控制孔间距或者空气孔层数能实现限制损耗的控制,进而将损耗限制到非常小甚至为0的阶段。

980nm双包层光子晶体光纤激光器

采用内包层直径为200μm、纤芯直径40μm,长度45 cm的掺镱双包层光子晶体光纤作为增益介质,915 nm激光二极管(LD)泵浦源,实现了运转于准三能级系统的980 nm连续激光输出。双端输出时,总输出功率为463.3 mW,斜效率为17.8%;单端输出时,输出功率为543 mW,斜效率为11.6%。

利用密集色散缓变管理孤子消除全内反射光子晶体光纤中孤子的分裂与变形

提出了密集色散缓变管理孤子概念,给出了Compton散射下全内反射光子晶体光纤中孤子传输的非线性薛定谔方程,发现一定条件下,孤子对演变为准孤子对,幅值和宽度发生缓慢的周期性变化,未出现周期性离合现象.提出了用CSDMS消除孤子分裂和变形的新方法.

康普顿散射下全内反射光子晶体光纤中孤子的传输特性

提出了密集色散缓变管理孤子模型,给出了多光子非线性康普顿散射下全内反射光子晶体光纤中孤子传输的非线性薛定谔方程,通过分步傅立叶变换求解该方程发现:在一定条件下,孤子对在该系统中演变为准孤子对,幅值和宽度发生缓慢的周期性变化,没有出现通常情况下的周期性离合现象.

利用单模光纤中调制不稳定性产生超连续激光光谱的研究

根据皮秒光脉冲在光纤中传输时所满足的非线性薛定谔方程,利用数值模拟方法,研究了利用准连续波作为初始输入脉冲、利用单模光纤中的调制不稳定性和光子晶体光纤的高非线性效应产生超连续激光光谱(SC)的新方法。探讨了SC的形成机理,研究了不同条件下SC的形成过程,研究结果表明:准连续波光脉冲峰值功率越高、初始脉宽越宽,越有利于SC的产生;超连续谱向长波长方向的展宽要受到光子晶体光纤长度的影响,要想获得平坦的宽带SC,必须采用合适的光子晶体光纤长度。

改进的八重准光子晶体光纤的色散特性研究

设计了一种改进的准光子晶体光纤,其包层由呈准八重周期分布的空气孔构成,其中靠近芯区的两层小空气孔的直径一致,第三层以外的大空气孔直径一致。采用带有良匹配层(APML)吸收边界的全矢量频域有限差分(FDFD)方法对其色散特性进行了数值分析,计算了孔间距取1.40～2.50μm,小空气孔直径取0.10～0.50 μm,大空气孔直径取0.20～1.00μm的条件下这种光纤基模的色散曲线。结果表明,通过调节包层中两种不同尺寸的空气孔的大小以及孔间距这三个参数,可以得到不同水平的平坦色散曲线。

介质柱形状对准晶光子晶体带隙特性的影响

采用时域有限差分法(FDTD)对介质柱构成的8重准晶光子晶体(PQCs)的带隙特性进行了研究,分别讨论了介质柱形状和对称度变化对带隙宽度、带隙对方向不敏感特性的影响。数值模拟和分析结果表明,当填充因子保持不变时,介质柱形状不会影响带隙对方向不敏感的特性;六边形、正方形和三角形介质柱构成的准晶光子晶体的带隙宽度分别是圆形介质柱带隙宽度的98.9%,97.8%和91.5%,带隙宽度随着介质柱对称程度的降低逐渐变窄,但变化可以忽略;带隙宽度随介质柱的椭圆率,即对称度的降低而变窄,但变化趋势平缓,即使椭圆率小至0.3,相对带隙仍然有5.9%。这些分析结果表明,8重准晶光子晶体的带隙对加工误差所引起的形状变形和轴长偏离都具有较高的稳定性。

结构无序对8重准晶光子晶体带隙特性的影响

采用时域有限差分法(FDTD)对介质柱构成的8重准晶光子晶体(PQC)的光子带隙(PBG)特性进行了研究,分别讨论了介质柱尺寸无序和位置无序对其带隙宽度、位置和各向同性的影响.数值模拟结果表明,随着介质柱尺寸无序和位置无序的增大,8重准晶光子晶体带隙的中心频率向低频方向移动,带隙的相对宽度均变窄,但介质柱尺寸无序对带隙的影响远大于位置无序的影响.当尺寸无序达到介质柱半径的一半时,带隙完全消失,而对于相同大小的位置无序,相对带隙宽度只改变了1%;同时,在较大结构无序范围内,带隙的各向同性也能很好地保持.