非对称双芯光子晶体光纤特性分析

设计一种新型非对称双芯光子晶体光纤模型,利用有限元法及其双芯光纤的耦合特性分析其光子晶体光纤的光学特性,数值模拟了非对称双芯光子晶体光纤的有效折射率、双折射、耦合系数在一定结构参数下随波长的变化特性.数值模拟结果表明,选择合适的结构参数可以得到较高的双折射特性以及耦合特性,因此光子晶体光纤的非对称结构的特性分析对于光学器件的研制有重要意义.

具有优良喇曼增益属性的新型非对称双芯光子晶体光纤

提出了一种新型非对称双芯光子晶体光纤,通过对其横截面结构的合理设计,可以使该光子晶体光纤的喇曼增益系数gR和其有效纤芯面积Aeff接近同步变化,从而使其喇曼增益效率系数rR=gR/Aeff在一定的波长范围内接近常数,进而可为增益谱平坦宽带光纤喇曼放大器提供优良的增益介质.数值计算结果表明,在C波段(1530～1565nm)和L波段(1565～1625nm),该光子晶体光纤的喇曼增益效率系数rR的波动率△rR分别约为2.2%和5.7%.

对称纤芯-包层光子晶体光纤的耦合特性

提出了一种新型对称纤芯-包层结构的光子晶体光纤,其截面由两组沿截面中心完全对称的纤芯-包层结构组成。对一组纤芯-包层结构的所有空气孔进行填充乙醇液体,利用填充液折射率的温度敏感性,来调制两纤芯之间的耦合特性。采用有限元法数值分析了该型光纤双芯不同结构参数及-20～70℃之间温度变化时的耦合特性。结果显示该型光纤双芯之间的耦合对温度具有高度敏感度,具有极短的耦合长度,在波长为1550 nm处耦合长度仅为55. 00μm,且可实现超短长度、高消光比偏振分束特性,长度为198μm时消光比达到84. 45 d B。该型光纤可以制作成性能很好的温度传感器和偏振分束器。

全固双层芯色散补偿光子晶体光纤的研究与设计

为了补偿光纤色散对高速信号传输的限制,提出一种全固双层芯色散补偿光子晶体光纤.首先对该光纤模式耦合特性进行理论分析,然后利用多极法进行模拟计算,得到该光纤包层结构参数与色散值以及相位匹配波长之间的关系,并对其规律进行研究.通过优化光纤结构参数,得到在1 550nm处,色散值达到-32 620ps/(nm·km)、损耗为0.29dB/km、与标准单模光纤的熔接损耗为4.77dB的色散补偿光纤.该光纤可补偿1 910多倍长度的SMF-28单模光纤的色散,补偿能力远大于常规色散补偿光纤.与空气孔-石英结构色散补偿光子晶体光纤相比,全固色散补偿光子晶体光纤具有易制备、易与传统通信光纤熔接等优点.

超短双芯光子晶体光纤偏光分束器

提出了一种基于椭圆双芯光子晶体光纤的偏振分束器，并利用全矢量有限元法分析了偏振分束器长度与结构参数的关系，由此得出了偏振分束器长度随孔间距、占空比和桥路变化的一般规律。研究表明，当椭圆双芯光子晶体光纤偏振分束器结构参数一定时，孔间距越小，桥路宽度越宽，则分束器长度越短；占空比变化对长度影响不明显，但对消光比的影响较明显。进而，通过结构参数的优化，设计出一种超短的椭圆双芯光子晶体光纤偏振分束器，在工作波长1550 nm处，该分束器的长度仅为0.775 mm，消光比高达50 dB，消光比大于20 dB的带宽覆盖了从1535~1565 nm之间30 nm的波长范围，即通信C波段范围。

六角芯高双折射光子晶体光纤

提出了几种六角芯高双折射光子晶体光纤的新型结构,在这些结构中,包层不对称和纤芯不对称都能形成双折射,所有的空气孔都是圆形的,只需调整空气孔的大小、位置就能得到高双折射,这种光纤比椭圆形或矩形空气孔光纤更容易制作。最后,用半矢量平面波法计算模式双折射和波长的关系以及截止波长特性。与全矢量解相比,其带给有效折射率的误差仅约10-5。

光子晶体光纤的纤芯等效半径分析

应用有限差分光束传播法和平面波展开法分别计算得到光子晶体光纤的基模有效折射率和包层有效折射率 ,结合阶跃折射率光纤的模色散方程解出该结构的等效芯半径 通过对不同结构下光子晶体光纤的研究 ,找到其等效芯半径随结构参数的变化规律 ,并根据计算结果将此规律以近似公式的形式给出

多芯光子晶体光纤高功率超连续谱光源

分析基于单芯光子晶体光纤的超连续谱光源在提升平均输出功率时所面临的问题,指出采用多芯光子晶体光纤作为超连续谱产生介质是一种实现高功率超连续谱产生的潜在方案。使用自制皮秒光纤激光器泵浦一段国产多芯光子晶体光纤,实现了光谱范围750～1700nm,平均功率42.3W的全光纤化高功率超连续谱输出。

基于重叠光栅的双波长掺铒光子晶体光纤激光器（英文）

提出了一种基于光纤重叠光栅的双波长光子晶体光纤激光器。激光器采用线形腔结构,掺铒光子晶体光纤为激光器的增益介质,反射率均高于99%的光纤重叠光栅用作激光器的波长选择器件。基于增益均衡技术,抑制谐振腔内的模式竞争,在室温下获得了稳定的双波长激光同时输出。实验结果表明:其3 dB线宽小于0.02 nm,30 dB线宽小于0.25 nm,SMSR为54.34 dB,双波长激光的中心波长间隔为0.932 nm。该双波长激光器输出的双波长激光具有较好的稳定性。

空芯光子晶体光纤损耗的研究

为了研究反共振纤芯壁对空芯光子晶体光纤限制损耗和散射损耗的影响,利用全矢量有限元法对所设计的具有不同纤芯壁和纤芯半径的空芯光子晶体光纤进行仿真,得到了3种纤芯壁在不同纤芯半径时的有效折射率、限制损耗和芯内功率分数随波长变化的曲线。由数值模拟结果可知,纤芯壁采用T=3的环形反共振层和椭圆反共振层设计时,限制损耗降低了约两个数量级,芯内功率分数在通信波段提高了13%。结果表明,这两种设计可以有效降低空芯光子晶体光纤的限制损耗和散射损耗。

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.

零模间色散三芯光子晶体光纤

为了研究纤芯掺杂低折射率材料后三芯光子晶体光纤中任意两超模之间的模间色散特性,采用全矢量有限元法进行了仿真,取得了模间色散系数、零模间色散波长随纤芯折射率和结构参量变化的数据。结果表明,通过调节纤芯折射率、纤芯直径、空气孔直径以及孔间距这4个结构参量,可以使任意两超模间的模间色散在两个常用波段1.31μm和1.55μm处为0。该结果对于消除基于模分复用的光纤不同模式间因为模间色散导致的脉冲失真和实现零模间色散的模分复用技术是有帮助的。

全固三芯光子晶体光纤偏振分束器

设计分析了一种基于碲酸盐玻璃的全固态三芯光子晶体光纤偏振分束器.利用三芯光纤中存在的谐振耦合现象,调整光纤结构参量,使某一偏振光无限接近谐振耦合条件产生强耦合,而另一偏振光因远离谐振耦合而耦合程度较弱,实现不同偏振光的分离.该偏振分束器长度短、超宽带、消光比高.在波长1 550nm处,偏振分束器长度仅为1.14mm,消光比高达-101.27dB;消光比小于-20dB的带宽达到100nm;消光比小于-10dB的带宽覆盖了E+S+C+L+U波段,高达350nm.此全固光子晶体光纤偏振分束器不仅性能优越,结构简单,且全固态的设计结构可有效避免光纤拉制过程中的空气孔坍塌,为设计更优性能的偏振分束器提供了思路.

纤芯掺杂对光子晶体光纤特性的影响研究

利用COMSOL Multiphysics软件进行仿真,计算了光子晶体光纤不同掺杂半径下,导波基模有效折射率的分布,并与传统光纤相比,得出表现光子晶体光纤特性的最佳掺杂半径大小范围。分析了非线性系数受掺杂半径的影响,为更好地设计光子晶体光纤光栅提供理论依据。

椭圆芯光子晶体光纤的传导模式

应用全矢量模型,根据对称性分析,按照最小波导扇面及相应的边界条件,对椭圆芯光子晶体光纤中的模式进行了分类,给出了光纤中基模和高阶模的矢量场分布及场强分布图,并以带状介质波导对椭圆芯PCF中的模式类比来命名.椭圆芯PCF中的模式均为非简并的,导模的场分布反映波导结构对称性.

七芯光子晶体光纤温度传感器

为了深入探究七芯光子晶体光纤的传感特性,本利用有限元法研究七芯光子晶体对温度的传感特性,找到七芯光子晶体纤芯基模与包层高阶模的有效折射差与温度的关系,算出波谷波长与温度的变化关系,即理论灵敏度,并基于单模-七芯光子晶体-单模结构的马赫-曾德尔干涉结合水浴法进行温度传感实验检测。研究结果表明:七芯光子晶体光纤的理论灵敏值为-47.14 pm/℃,实验测出的灵敏度为-48.86 pm/℃。可以发现七芯光子晶体光纤对温度具有良好的线性传感特性,而且稳定性好、线性拟合度高、制作工艺简单,在海洋环境监测、生物制药和食品检测等领域具有良好的应用价值。

2.5THz环烯烃聚合物中空芯光子晶体光纤设计与实验

采用全矢量有限元法,仿真设计了一种工作在2.5THz频段的中空芯太赫兹光子晶体光纤,用环烯烃聚合物材料(COC)制备了光纤样品,利用CO2激光泵浦气体太赫兹源搭建了测试平台并对光纤的太赫兹波传输性能进行了测试。实测光纤最低损耗0.17dB/cm、平均损耗约0.5dB/cm,在弯曲90°情况下光纤传输损耗波动小于5%,具有良好的可弯曲性;光纤输出端口的模场分布测试结果表明,光纤是以主模进行传输,太赫兹能量很好地被束缚在光纤芯中。

高折射率纤芯光子晶体光纤的特性研究

在二氧化硅中掺入适量GeO2可增大折射率,用其作为光子晶体光纤的纤芯时易于将光场捕获在纤芯中,形成稳定的传输模式。本文通过有限差分法数值解亥姆霍兹方程,研究了空气孔呈三角形典型结构排列的光子晶体光纤的特性。当纤芯及空气孔的大小都相同时,纤芯掺杂比例越高,光子晶体光纤的有效折射率就越高,色散则会向负向增长。此外,在这种高折射纤芯的光子晶体光纤中,当纤芯的大小及折射率均固定仅增大周围空气孔时,光子晶体光纤的色散增大,有效折射率趋于降低,模场有效面积也趋于减小。

椭圆芯聚合物光子晶体光纤的模场研究

应用理论模型,以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基材,成功制备了直径为150μm、平均孔直径为3.94μm、平均孔间隔为8.75μm的椭圆芯五环六角结构聚合物光子晶体光纤.应用全矢量平面波法,对该光纤的传输模场进行了模拟.根据对称性分析,按照最小波导扇面及相应边界条件对其模式进行归类,并与理论研究进行了对比.该研究为椭圆芯聚合物光子晶体光纤模场的实验测试提供了一定的基础,并证明了基于聚合物制备高双折射保偏光纤的可能性.

新型六角芯光子晶体光纤的色散补偿特性研究

文章利用多极法对新型六角芯光子晶体光纤的色散特性进行了数值模拟与分析,研究发现,通过改变第一包层空气孔直径和空气孔间距,可以灵活地设计波长在1.55μm附近具有高色散值、大的负色散斜率和能在短波长内单模传输的色散补偿型光纤。数值模拟和分析表明,该光子晶体光纤在色散补偿型光纤方面具有广泛的应用前景。