一种新型圆形掺杂光子晶体光纤负色散特性的分析

针对目前使用的光纤中普遍存在的色散问题,利用有限元法并结合COMSOL Multiphysics仿真软件设计了一种双芯圆形液体掺杂的光子晶体光纤。研究结果表明,随着空气孔直径d1与空气孔层间距Λ的比值d1/Λ变小,有效折射率的最大变化率和色散逐渐向长波长方向移动;随着中心孔直径d2变大,有效折射率的最大变化率和色散的最小值也逐渐向长波长方向移动;此外,随着掺杂液体折射率nL增大,有效折射率的最大变化率和色散的最小值同样逐渐向长波长方向移动。当Λ=1550µm、d_(1)/Λ=0.7、d_(2)/Λ=0.833以及nL=1.753时,可在1550 nm处获得−132720 ps·nm^(−1)·km^(−1)的大负色散值。

负色散腔被动锁模光纤激光器中滤波效应

采用数值模拟方法研究了负色散腔被动锁模掺铒光纤激光器中滤波效应对脉冲输出特性的影响。结果表明:随着超高斯型光谱滤波器带宽的减小,滤波作用逐渐显著,激光器输出光谱宽度增加,同时脉冲宽度减小、峰值功率增加,并且附加至脉冲上的非线性啁啾将增加;进一步减小滤波带宽,光谱边带减弱,同时脉冲边缘出现基座。此外,将超高斯型滤波器换成高斯型滤波器,附加至脉冲上的非线性啁啾减小,因而对脉冲输出特性影响减弱。

改进的正方形格点双芯光子晶体光纤的负色散特性分析

设计了一种改进的正方形格点双芯负色散光子晶体光纤,其包层是由在纯硅背景上以正方形格点排列的三种大小不同的空气孔构成,这些空气孔和中心的缺陷形成了这种负色散光子晶体光纤的双芯。用频域有限差分法对其分析表明,该光子晶体光纤具有宽带负色散的特性。当相邻空气孔间距取2.05μm,空气孔直径分别取1.9μm,1.3μm,0.9μm时,可在1.55μm处实现宽带负色散,其半峰全宽超过了300 nm。这种光纤可用于波分复用光纤通信系统中的宽带色散补偿。

负色散光纤的弯曲损耗研究

采用等效传播常数法数值求解负色散波导光纤的弯曲损耗 ,通过将多包层光纤等效为阶跃光纤 ,求其等效阶跃光纤的传播常数和等效折射率 ,从而求得负色散波导光纤的弯曲损耗 .在此基础上 ,以二阶色散补偿光纤为例 ,给出了色散补偿光纤的弯曲损耗与波长的关系曲线 .与实际制造出的负色散光纤的弯曲损耗进行了比较 ,结果表明理论计算得到的数据与实验数据较一致 .

负色散上混杂层的色散关系

取消了准中性近似，研究了低密度均匀磁等离子体中负色散上混杂层的模耦合过程，包括电子伯恩斯坦波分别与离子等离子体波，短波长下混杂波，低频电磁波耦合的非线性过程，得到了三种非线性过程的耦合方程和色散关系。

楔形镜与棱镜对系统负色散量的分析

给出了精确计算楔形镜与棱镜对组合系统群速度色散量的物理图象和数学表达式。分析了楔形镜垂直端面朝腔内和朝腔外两种组合方式的色散量计算方法。

部分相干高斯—谢尔模光束在负色散介质中的光谱特性

文章利用由部分相干光理论及张量方法推导出的部分相干高斯—谢尔模(GSM)光束在介质中的传输公式,计算分析了部分相干GSM光束在负色散介质中的演化特性.研究结果表明,部分相干GSM光束在负色散介质中传输时会出现光谱分裂和频移现象.

负色散镜的设计、制备及在掺钛蓝宝石激光谐振腔内的使用

根据钛宝石激光器的要求设计了性能优良的两种负色散镜(NDM1和NDM2)。NDM1同时引入啁啾效应和G-T效应产生大的群延迟色散量以减少光在负色散镜上的反射次数。NDM2仅引入G-T效应产生较小的群延迟色散以补偿腔内自相位调制带来的部分啁啾。选用离子束溅射法制备了这两种负色散镜。用分光光度计测试了它们的透射率。结果表明,所制备的负色散镜的性能与设计性能非常接近。使用这两种负色散镜进行掺钛蓝宝石激光谐振腔内色散补偿实现了飞秒脉冲锁模,获得了15 fs的超短脉冲。

双芯复合格点光子晶体光纤的负色散特性

介绍了一种双芯复合格点负色散光子晶体光纤,其包层是由连续电介质纯硅背景上挖出的两种大小不同的空气孔构成,芯区是由掺锗的高折射率的材料构成。为了实现负色散,还移去了包层中的一圈空气孔。采用频域有限差分法对其负色散特性进行分析表明,通过调整空气孔间距和两种空气孔的尺寸,可以得到不同程度的宽带负色散。当内芯半径取0.95μm,孔间距取2.15μm,大空气孔直径取1.9μm,小空气孔直径取1.1μm时,可在1.55μm处实现宽带负色散,其半峰全宽超过了200 nm。这种光纤的包层中空气孔呈六边形分布,空气孔的尺寸均大于1μm,降低了制作的难度。这种光纤可以用于波分复用光纤通信系统中的宽带色散补偿。

负色散斜率的色散补偿光纤的研制

对三包层的大负色散、负色散斜率的色散补偿光纤进行了理论研究，分析了各个参量对色散曲线的调节作用，发现色散补偿光纤只有在一定范围的拉丝芯径内，以牺牲负色散数值才能获得大负色散斜率；采用在光纤拉丝时旋转预制棒的工艺减小了光纤的偏振模色散，并进一步改进国内已有的改进的化学汽相沉积（ＭＣＶＤ）光纤生产工艺，研制出了较高水平的色散补偿光纤。

六角点阵蜂窝状包层光子晶体光纤中的高双折射负色散效应

设计了一种六角点阵蜂窝状包层光子晶体光纤,该光纤中心缺失一根空气柱形成纤芯,包层由椭圆空气孔和小圆空气孔组成.基于全矢量有限元法并结合各向异性完美匹配层边界条件,对其双折射、色散、非线性系数、约束损耗和模场等特性进行了数值模拟;计算了具有相同参数的椭圆状包层光子晶体光纤的双折射、色散及非线性系数.结果发现,若调整光纤结构参数为孔间隔Λ=1.15μm,空气孔椭圆率η=0.5,相对孔间隔比f=0.48,小圆孔直径d_1=0.4μm时,在波长1.55μm处,该光纤的双折射B高达1.02×10^(-2),比传统光纤高约两个数量级,同时,该光纤在低损耗通信窗口C波段呈现负色散和负色散斜率,其色散斜率在整个C波段附近在-0.132—-0.121ps·km^(-1)·nm^(-2)范围内波动,非线性系数为45.7 km^(-1)·W^(-1),约束损耗接近10~2 dB·km^(-1).蜂窝状包层比椭圆状包层光子晶体光纤的双折射及大负色散特性明显提高,非线性系数低,更有利于进行色散补偿.

低损耗低非线性高负色散光子晶体光纤的优化设计

设计了一种同轴双芯六角点阵光子晶体光纤,该光纤中心缺失一根空气柱形成内纤芯,通过减小第4环空气孔的直径形成外纤芯.采用全矢量有限元法并结合各向异性完美匹配层边界条件,对其色散、非线性、约束损耗和模场等特性进行了数值模拟.结果发现,该光纤呈现高负色散可调效应和较强的模场约束能力,约束损耗接近10^(-2)dB·m^(-1).调整光纤结构参数(即空气孔间隔A,小孔直径d_1和相对孔间隔比f),可以控制其高负色散工作波长.若调整光纤结构参数A=1.2μmf=0.917,d_1=0.515μm时,该光纤在低损耗通信窗口C波段呈现负色散和负色散斜率,其色散斜率在-1--6 ps·km^(-1)nm^(-2)范围内波动,在波长1.55μm处负色散值为-3400 ps·km^(-1)nm^(-1),模场面积高达43μm^2,非线性系数仅有3.6 km^(-1)W^(-1).该光纤在C波段呈现的低损耗低非线性高负色散特性,具有很好的色散补偿能力,将在长距离大容量高功率高速光通信系统中获得很好的应用.

新型矩形点阵光子晶体光纤的高双折射负色散效应

设计了一种新型矩形点阵光子晶体光纤,该光纤纤芯缺失一根空气柱,包层沿光纤长度方向在普通矩形点阵光子晶体光纤中每两列之间隔一行插入一列空气孔而形成正方形网孔结构.采用全矢量有限元法并结合各向异性完美匹配边界条件,对该光纤的色散、双折射和约束损耗进行了数值模拟.结果发现,该光纤具有高双折射负色散效应和较强的模约束能力,约束损耗小于10-2dB·m-1,通过改变光纤结构参数(即空气孔间隔Λ和相对孔间隔d/Λ),可以调节该光纤高双折射负色散工作波长.若调整光纤结构参数Λ=2.0μm,d/Λ=0.4,该光纤在C波段(1.53—1.565μm)呈现负色散并具有负色散斜率,双折射高达10-2,非线性系数接近55km-1W-1.该光纤将在保偏光通信、色散补偿以及基于四波混频的波长转换器设计等方面具有重要的应用.

Gires-Tournois负色散镜误差分析

负色散镜的色散补偿性能对设计和制备的精度要求都非常高,折射率和薄膜物理厚度是其性能准确实现的必要参数。实验设计并镀制了Gires-Tournois(G-T)镜,结合电场强度分布及薄膜的群延迟色散(GDD)、扫描电镜的测量结果,从材料折射率、膜层厚度、敏感膜层的变化及界面粗糙度等主要因素对Gires-Tournois镜群延迟色散性能的影响进行了分析。研究表明:设计时采用的材料折射率要根据实际实验计算得到;群延迟色散量随着总的膜层厚度和腔的厚度增加而增加;电场强度的分布决定色散补偿能力及敏感膜层的位置,最薄的膜层不一定是最敏感的膜层,敏感膜层对沉积厚度控制精度要求非常高;薄膜的界面粗糙度和不均匀性也是误差产生的重要原因。

一种高双折射负色散的缺陷型光子晶体光纤

设计了一种中心带有椭圆空气孔缺陷的光子晶体光纤,采用全矢量有限元法研究了该光纤基模的电场分布、双折射、色散、非线性及限制损耗等特性。结果表明,电场能量被束缚在光纤的纤芯。在λ=1.55μm处,光纤的双折射为5.958×10^(-2),达到10-2数量级;在1.50~1.60μm波段范围内,色散值在(-549.2±5)ps/(nm·km)范围内,具有高负平坦色散。此外,该光纤的x偏振基模的非线性系数为46.82 W^(-1)·km^(-1),低损耗值为5.413×10-4 dB/km,并且在y方向上两个基模偏振态的限制损耗是x方向的6423倍。该光子晶体光纤具有高双折射、高非线性、高负平坦色散、低损耗的特点,在光纤传感、偏振控制、色散补偿及非线性光学等领域具有广阔的应用前景。

一种拥有超大负色散的双芯光子晶体光纤

针对目前广泛使用的G.652光纤中存在的色散问题,设计了一种圆形结构的双芯色散补偿型光子晶体光纤,并运用COMSOL Multiphysics 4.4对其进行仿真模拟。研究表明,当空气孔孔径d增大时,色散的最小值会向长波长区移动,同时最小色散值的绝对值会逐渐增大;当层与层间距Λ增大时,色散的最小值会向长波长区移动,但是最小色散值的绝对值会逐渐减小;当填充液体折射率nL增大时,色散的最小值会向短波长区移动,同时最小色散值的绝对值会逐渐增大。当d=1.140μm,Λ=1.500μm,nL=1.350时,在传输波长1 550nm处可以得到大约-17 000ps/(nm·km)的大负色散值,可以对相当于自身长度850倍的G.652单模光纤进行色散补偿。

负三阶色散光纤中的孤子效应脉冲压缩

正三阶色散对光孤子传输和孤子效应脉冲压缩都是有害的。本文对负三阶色散光纤中的孤子效应脉冲压缩进行了数值计算，发现在适当条件下，负三阶色散对孤子效应脉冲压缩不仅无害，而且有益。

含色散特性的负折射材料的一维光子晶体偏振特性的研究

研究了一种含色散特性的负折射材料的一维光子晶体的缺陷模特性,分别研究了TE波和TM波的带隙结构,研究表明,两种模的带隙特性随入射角的变化而变化,高频部分的带隙变化很大,为色散特性的负折射材料在实际中的应用提供了理论指导.

FSDD中负三阶色散对孤子压缩效应的影响

利用等效原理对含有负三阶色散的色散缓变光纤非线性薛定谔方程进行处理 ,发现负三阶色散与色散缓变项存在特定关系 .并由此进一步证明了负三阶色散有助于色散缓变光纤对孤子的压缩 ,且存在最佳负三阶色散值 .文中还对压缩的动态过程进行了分析 ,理论分析结果与数值模拟结果相一致 .