空气导光型光子晶体光纤特性及研究进展

介绍了空气导光型光子晶体光纤的概念、结构和导光原理,详细讨论了它的优越特性及其在光通信系统中的广阔的应用前景。

PBG光子晶体光纤中空气导光条件的研究

应用平面波法分析了带隙效应导引光子晶体光纤(Photonicbandgapguidingfibers,PBG PCFs)中实现空气通道导光必须满足的条件,计算机仿真了蜂窝和三角形两种不同结构的PBG PCFs的空气导光性能。计算结果表明,要实现空气导光,空气孔直径与周期的比值d/Λ必须大于某一特定值:对于蜂窝结构该比值为0.84,而对于三角形结构该比值为0.59;在特定的d/Λ下,空气导光的波长范围随Λ可变。

全反射导光型光子晶体光纤的基模损耗研究

应用多极法对全反射导光型光子晶体光纤的基模损耗进行了数值模拟,研究了结构参量如空气孔直径、孔距和包层空气孔层数等在1.31和1.55μm处对基模损耗特性的影响。研究发现,随着波长的增大,光纤基模损耗近似呈指数增大;通过选择高空气填充率的结构和增加包层空气孔的层数,都可以显著降低光纤基模损耗。其中,包层空气孔层数对基模损耗的影响最大,空气孔直径次之,孔间距最小。

飞秒激光加工光子晶体光纤微型F-P传感器研究

利用飞秒激光脉冲在光子晶体光纤上熔切出微小矩形孔从而构成光纤法珀干涉腔,并对这种传感器进行了实验测试,在0～1500με的应变范围内,干涉条纹波长相对于应变的灵敏度为0.0036nm/με,线性度达0.9989.在-20℃～100℃其温度系数为0.958nm/℃.利用飞秒激光在光纤上加工F-P腔方法简单,能够实现光纤F-P腔的规模化批量制造.

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.

正方形空气孔光子晶体光纤特性分析

为了同时获得高双折射和色散平坦特性的光子晶体光纤,本文提出了一种包层以椭圆空气孔为纤芯,四周环绕正方形空气孔的光子晶体光纤结构。基于不同纤芯椭圆率、不同纤芯填充材料,对所提光子晶体光纤结构的双折射、色散、非线性等性能进行了讨论。结果表明,在波长1.55μm处,当纤芯椭圆率不同,填充材料相同时,最大双折射值为0.37,最大非线性系数值277.76 W^(-1)×km^(-1);当纤芯填充材料不同,椭圆率相同时,最大双折射值为0.34,最大非线性系数值为307 W^(-1)×km^(-1)。在波段1.26μm^1.8μm范围,色散呈现出近零色散平坦特性,变化范围不超过±12.5ps/(nm×km),带宽0.6μm。

带隙型光子晶体光纤的研究进展

阐述了带隙型光子晶体光纤(PBG-PCF)的发展历史、导光机制和三角形结构光子带隙光纤的特点;较全面地讨论了带隙型光子晶体光纤的特性;重点讨论了现有带隙型光子晶体光纤损耗较大的原因及进一步减小损耗的方法。

光子带隙型光子晶体光纤温度传感特性分析

为了提高光子带隙型光子晶体光纤的温度灵敏度,提出了在纤芯环上并入高折射率液体圆柱的新结构,并利用全矢量有限元法对提出的结构进行了仿真,得到了温度对光纤有效折射率、纤芯能量和有效模面积等传输特性的影响。结果表明,随着温度的升高,光纤的有效折射率和有效模面积会减小,纤芯能量会增加,且零群速率色散点向短波长方向移动,尤其在短波长条件下光纤传输特性随温度变化趋势更加明显。该研究提高了光子带隙型光子晶体光纤传输特性的温度灵敏度,使其更加适合于温度传感方面的应用。

光子带隙型光子晶体光纤研究与应用

带隙型光子晶体光纤(PBG-PCF)因其独特的性能,在各个领域都有着广泛的应用前景。文章阐述了带隙型光子晶体光纤的导光机制,并将带隙型光子晶体光纤分为空芯光子晶体光纤和全固态带隙型光子晶体光纤两类,较全面地讨论了这两类光纤的特性及其应用。

光子晶体光纤的空气孔膨胀和拉锥技术研究

光子晶体光纤的空气孔膨胀和拉锥技术是一种有效的改变光纤结构参数的技术手段。空气孔膨胀可以改变空气孔的填充比例,即改变空气孔直径和孔间距的大小,光纤拉锥可在保持空气孔直径和孔间距比例不变的情况下改变纤芯的大小。光子晶体光纤结构参数的可控性改变可实现一些特殊光子晶体光纤器件的制作,对进一步实现和挖掘光子晶体光纤的潜在应用价值具有重要的意义。

含空气小孔芯光子晶体光纤的色散特性研究(英文)

利用有限元法研究纤芯含有空气孔缺陷光子晶体光纤的色散特性.结果表明,引入空气孔缺陷可增加波导色散作用,改变色散曲线斜率;当空气孔缺陷的直径增加时,色散曲线将会下移,因此通过适当选择小孔直径,可实现色散平坦的光子晶体光纤.光纤的零色散波长可通过改变光纤的包层空气孔占空比和小孔缺陷在纤芯中的位置而改变.该调节光子晶体光纤色散的方法对用于超连续谱的产生具有借鉴意义.

空芯带隙型光子晶体光纤残余双折射特性研究

建立了空芯带隙型光子晶体光纤残余双折射理论分析模型,采用全矢量有限元法研究了光纤残余双折射产生的原因,最后搭建实验平台对空芯带隙型光子晶体光纤的残余双折射进行测试,并对光纤双折射的波长依赖性和温度稳定性进行了探究。仿真与实验结果表明,纤芯残余形变是导致残余双折射的重要因素,残余双折射随纤芯椭圆率的增大而增大,同时残余双折射的波长依赖性显著,温度依赖系数为0.3×10^(-9)/℃。

光子晶体光纤中去极化型声波导布里渊散射频移和散射效率研究

利用矢量有限元法,数值模拟了不同结构参数下光子晶体光纤中空气孔填充率与去极化型声波导布里渊散射频移的关系,以及布里渊散射频移与布里渊散射效率的关系。研究结果表明,空气孔填充率的增大会导致扭转径向模式的去极化型声波导布里渊散射频移下移。空气孔节距或纤芯直径一定时,高阶模式的频移对空气孔填充率的变化更为敏感。扭转径向模式的去极化型布里渊散射效率都随布里渊散射频移的增大而增大。

渐变空气孔光子晶体光纤色散特性分析

设计了一种渐变空气孔光子晶体光纤,利用带良性匹配层的时域有限差分法分析其色散特性,得到色散随结构参数的变化关系。仿真结果表明,优化结构参数可使光子晶体光纤在特定波长范围内保持近零超平坦色散特性,因而该种光纤可用于波分复用系统中。同时表明,时域有限差分法可有效应用于分析具有特定色散特性的光子晶体光纤。

一种基于光子晶体光纤的高灵敏度Sagnac型温度传感器建模研究

为提高Sagnac型温度传感器的测温范围和灵敏度,提供了一种具有高双折射高温度灵敏度特性的光子晶体光纤设计方法。通过在光纤空气孔内填充温敏液体材料,使光纤具有良好的温敏特性。在COMSOL中建立该光子晶体光纤的电磁场模型并对光纤特性进行分析计算,利用有限元法分析结构参数对双折射和光纤双折射温度灵敏度的影响,并在所确定结构基础上研究了温敏液体的填充方式和填充液体类型对光纤温敏特性的影响。确定了最优的结构和液体填充方式,最优情况下该光纤的双折射温度灵敏度能够达到2.0507×10^(−5)/℃,在1550 nm处可获得5.96×10^(−2)的双折射。将2 mm光子晶体光纤应用于Sagnac型温度传感器中并进行传感性能仿真分析,利用多项式拟合的方法对结果数据进行拟合以分析传感器的温度灵敏度,提高拟合准确性、减小测量误差。结果表明在0~75℃范围内传感器平均灵敏度可达11.28 nm/℃,与现有典型Sagnac型温度传感器相比,本文Sagnac型温度传感器在尽量减小光纤长度的基础上获得了较高的温度灵敏度,并且测温范围更大、准确性更高。因此,该传感器在温度测量领域有一定的应用前景。

一种风扇型包层结构的大模场光子晶体光纤

为满足化工领域中光纤气体传感器、光纤液位传感器和高功率光纤激光器、放大器的设计需求,提出一种风扇型包层结构的大模场光子晶体光纤。仿真分析其空气孔间距和空气孔直径对光纤性能参数的影响,结果表明:该光纤能够在1.3~2.0μm工作波长下进行单模传输,并可获得104μm2量级的超大模场面积,且其有效模场面积随波长的变化呈现出平坦的特性;同时,该新型结构大模场光子晶体光纤具有多零色散点。

光子带隙型光子晶体光纤的研究

实验证明,空心的空气-石英光子晶体光纤的纤芯可以局域光,并在理论的基础上,得到光子带隙存在的条件,特定的波带受到限制并沿光纤传导;与每一个波带相对应的光子晶体包层中出现一个完全的二维光子带隙,随着空气填充率的增加,光子带隙的相对大小也会随之变大,而且当减小空气孔尺寸时,光子带隙将被抑制。采用透射谱法在红外波段对带隙型光子晶体光纤进行测量,通过比较光纤的透过谱与光源的光谱,确定是否存在光子带隙。

时域有限差分法在超高速通信系统中带隙型光子晶体光纤瞬态三维截面上特性研究

利用时域有限差分法针对满足带耦合腔PCFS条件的Maxwell方程组进行电磁场三维矢量变换,来建立关于入射光在光子晶体光纤传播物理数值模型。通过数值仿真表明:在波导色散作用下,当空气间隙增大,其TE波在直角坐标系中三维矢量数值大小与网格步长递增呈正比变化,且瞬态截面分裂速度减缓且数目递减、体积变大;反之,当空气孔间隙减小,其TM波三维矢量随着传输网格步长递增,瞬态截面分裂呈细丝状且数目递增、体积变小。同时,随着角频率w0增大,磁场x,y方向中心强度随时间网格呈对称式变化且峰值强度逐渐递增;同时在L+Nd=150(N=0,1,2;l>0)处存在拐点;在电场z方向,振幅抖动愈加频繁且峰值连续上涨,相位峰值逐渐递减且脉宽呈压缩变化。

空位缺陷对PBG型THz光子晶体光纤特性的影响

研究空位缺陷对PBG型THz光子晶体光纤(PBG-TPCF)的带隙和泄漏损耗两种特性的影响。计算表明空位缺陷都使PBG-TPCF的带隙宽度减少并使中心频率不同程度地上移;最低损耗点由于带隙的移动作相应的改变,并且泄露损耗变大。通过分析空位缺陷对带隙和泄露损耗的影响,得出在包层比较多的情况下,空位缺陷离PBG-TPCF纤芯越远对PBG-TPCF的影响越小。仿真结果表明空位缺陷在PBG-TPCF包层的第5层时及外围层时对PBG-TPCF的影响将很小以至于可以忽略。

基于双层孔结构的850nm超细径保偏光子晶体光纤

光子晶体光纤由高纯度石英玻璃制备而成,具备弯曲损耗小、环境适应性强等优点,尤其适用于恶劣应用环境下的高稳定光纤陀螺。传统光子晶体光纤内部微孔占据了较大的空间,导致光纤直径大,并且主要工作波段为1550nm,无法满足小型化、高精度光纤陀螺需求。提出了双层空气孔结构缩小光纤直径,通过微孔尺寸调节降低光纤损耗,并使光纤限制损耗具有偏振相关性,从而实现超细径保偏光子晶体光纤设计。采用“堆积拉制”法制备了Φ60/100μm光子晶体光纤样品,经截断法测试光纤损耗为6.5dB/km@850nm,偏振串音-15dB@100m。