用波动理论分析双包层光纤的吸收效率

基于波动理论,运用WKB方法,根据双包层光纤中单模掺杂纤芯的半径和偏心距离,计算光纤中的模式在从能被纤芯吸收到不被吸收这一临界条件下对应的周向模数、传播常数和焦散面半径值.然后判断光纤中有多少模式的焦散面半径值大于上述在临界条件下算得的焦散面半径值(即有多少模式的传播路径不经过纤芯),用数学公式推导出不能被掺杂纤芯吸收的模数,将之与总传播模数作一比较,得出此双包层光纤的吸收效率.用波动理论得出的计算结果与用射线法算得的结果完全一致.     

双包层低折射率芯光波导的解析解及数值分析

对芯层折射率小于内包层折射率的双包层光波导进行了解析求解，得到了模式场精确解及模式特征方程．对于HEll、TE01、TM01三个低阶模的特征方程进行了数值计算，给出了它们的色散曲线，然后研究了内包层与芯层的半径比、内包层的折射率对色数曲线和截止频率的影响．     

用焦散面半径方法计算双包层光纤的吸收效率

采用一种基于射线理论和模式理论相结合的方法 ,用模式理论计算焦散面半径 ,以此半径为判据用射线方法确定穿过纤芯的模式 ,即能被吸收的模式 .该模式的总数与总模数的比值即为泵浦吸收效率 .用此方法计算了两种圆形内包层截面的双包层光纤的纤芯对内包层中泵浦光的吸收效率与纤芯半径和偏芯距离的关系 .计算结果表明 :圆形内包层截面的双包层光纤激光器和放大器可以通过将纤芯偏离中心位置来提高吸收效率 .该结果与用 2维几何光学射线法的结果一致 .     

内包层为负折射率介质双包层光纤的HE11导模特性分析

对内包层为负折射率介质,纤芯和外包层都为常规材料的W型弱导双包层光纤进行研究.在不考虑材料色散和介质损耗的情况下,采用全矢量的方法,由亥姆霍兹方程出发得到严格精确的震荡模式的特征方程.分另讨论了内包层折射率和厚度对该左手材料光纤的HE11模式的影响,画出了该模式不同情况下的色散曲线及截止频率随内包层折射率和厚度变化的曲...     

单轴晶体为内包层的双包层光导纤维HE_(11)模的特性研究

研究了以单轴晶体为内包层 ,且晶体光轴沿光纤轴线 (Z轴 )方向的双包层光纤的传输特性 .给出了 3个区域中电磁场满足的波动方程及其解 ,得出了矢量模的精确特征方程 .重点研究了晶体主轴折射率比 kcl,几何参数 S,光学参数 R对 HE11模色散和截止特性的影响 .研究结果发现晶体主轴折射率比 kcl对 HE11模的传输和截止特性有显著影响 .研究结果对利用该类双包层光纤设计新型无源光器件具有重要的参考价值 .     

椭圆芯保偏光纤模间干涉特性的研究

对椭圆芯保偏光纤模间干涉特性进行了仿真研究,通过数值计算分析了椭圆芯保偏光纤模间干涉拍长、模传播常数、模间传播常数差与光源波长的关系,并对椭圆芯保偏光纤椭圆度和纤芯折射率变化对模间干涉特性的影响进行了深入分析,给出了相应的仿真结果和曲线.本文的研究结果对于设计基于椭圆芯保偏光纤模间干涉原理的光纤传感器具有重要的指导作用.     

双包层型光导纤维中光功率的分布

研究了涂层作为内包层,环境作为外包层并具有两种不同的折射率分布所构成的双包层阶跃型光纤的光功率分布。在弱波层近似下给出了特征方程及光功率的表达式。通过计算机模拟与分析得出的结果表明纤芯表面上所担载的涂层厚度对光功率的分布有着明显影响,且呈现出周期性变化。不同条件下,具有不同的周期和变化规律,此结果对该类双包层光纤传感器以及光纤担载型的光催化反应系统的设计提供了理论依据。     

单轴晶体为内包层的双包层光导纤维HE11模的特性研究

研究了以单轴晶体为内包层，且晶体光轴沿光纤轴线（Z轴）方向的双层光纤的传输等特性，给出了3个区域中电磁场满足的波动方程及其解，得出了矢量模的精确特征方程，重点研究了晶体主轴折射率比kcl，几何参数S，光学参数R对HE11模色散和截止特性的影响，研究结果发现晶体主轴折射率比kcl对HE11模的传输和截止特性有显著影响，研究结果对利用该类包层光纤设计新型无源光器件具有重要的参考价值。     

应用于C_2H_2吸收光谱检测的单孔单芯内悬挂光纤

为了提高基于激光吸收光谱技术的C_2H_2气体检测灵敏度,替代多通池在吸收光谱检测中的功能,设计了一种应用于C_2H_2吸收光谱检测的特殊微结构光纤,即单孔单芯内悬挂光纤.以C_2H_2吸收谱线1.531 6μm的激光作为工作波长,基于有限元方法计算了光纤的模场分布,分析了光纤纤芯半径r、纤芯折射率n_1及包层厚度D对基模中空气内层能量占比的影响,并获得了优化的光纤参数(空气内层半径R=25μm,纤芯半径r=0.49μm,纤芯折射率n_1=1.72;包层厚度D=5μm,折射率为n_2=1.45).提出了该光纤用于C_2H_2检测的方案,理论计算该光纤在光程1 km的情况下获得10~(-13)量级的探测极限.     

金属涂敷层对圆波导传输特性的影响分析

建立了金属圆波导中电磁模式的特征方程,通过特征方程研究了涂敷层电导率和厚度对电磁波传播特性的影响规律.先从圆波导中电磁波满足的场方程及边界条件出发,推导了在波导壁电导率及厚度有限、内壁具有金属涂敷层时满足传播常数的圆波导特征方程,并得到了各模式传播常数的近似解析式.通过近似解析式和数值法求解特征方程,得出金属涂敷层的厚度及电导率对衰减常数及相位常数的影响规律,解析解与数值解的结果具有很好的一致性.研究结果表明,金属涂覆层厚度在小于2倍趋肤厚度时对电磁波传播特性影响最大,在大于3倍趋肤厚度时趋于稳定值.     

色散和Kerr系数扰动影响下光孤子传输演化的研究

从描述色散位移光纤中Kerr系数随机扰动爱响下皮秒）光孤的修正非线性薛定锷（NLS）方程出发，利用对称分步Fourier方法，对光孤子在Kerr系数和群速度色散随机扰动情况下的传输演化特性进行了数值研究。结果表明，Kerr系数的随机扰动使单孤子幅值随传输距离产生了微小波动，对两孤子传输的影响主要表现在孤子间相互作用被加强，同时还表明，群速度色散的随机变化没有加强Kerr系数随机扰动对孤子间相互作用的影响，而是部分地互相抵消。     

多包层平坦光纤色散的数值分析

采用了等效法求解多包层平坦光纤的色散.假设波导色散和材料色散加性的,计算了平坦阶跃光纤的精确的色散.利用Matlab工具,先给出光纤的色散和传播常数之间的关系,再将多包层平坦光纤的等效为阶跃光纤,计算出等效的折射率,然后用迭代法解方程组计算出传播常数的数值解,最后拟合出光纤的色散曲线.结果表明:将多包层光纤等效为阶跃光纤,减少了计算量,精度也能达到实用要求.     

布拉格光纤光栅等效芯径和折射率的测量

提出一种通过布拉格光纤光栅传输谱线计算其纤芯直径和折射率的方法.实验中采用较短波长的相位掩模板及紫外光照射载氢的单模光纤来写布拉格光栅.通过测量LP01模与反向传输的LP01、LP02模耦合所对应的损耗峰,并将对应的两中心波长分别带入色散方程,来计算同时满足布拉格光栅相位匹配条件的解,即可求出该光纤光栅纤芯直径和折射率.这种方法为测量光纤光栅参数提供了一种新的途径.     

环形光纤的数值求解与分析

环形光纤不同于普通光纤，它的内包层折射率比芯子和外包层都大。我们用贝塞尔函数及其变形函数的精确模式分析了它的传播常数、弯曲损耗、色散和制造容差，首次指出了其较普通光纤有抑制非线性效应明显和实现单模低色散方面具有传光功率强、传光面积大、控制参数多和制造容差大的优势，也提到了其在实现大负色散方面的限制。     

Rayleigh表面波理论频散曲线的特征方程解法

根据弹性波在层状地基中的传播方程，求出介质中的位移和应力分布，然后按照边界条件和各层面之间法向和切向作用力的连续条件，导出Ｒａｙｌｅｉｇｈ表面波传播的特征方程，求解该特征方程，得到表面波的理论频散曲线，这一方法不仅简单有效，计算速度快，而且避免了其他方程在数值计算中出现的困难，因而在无损伤检测的表面波谱分析方法中具有重要的作用。     

高阶Boussinesq型水波方程色散和变浅性能的改进

在无因次水深为6.28条件下,为了优化方程色散参数,将一组高阶Boussinesq型方程的相速度与线性波相速度之间误差平方累计之和最小,而后根据变浅分析确定变浅参数,进一步分析了不同参数对高阶Boussinesq型方程的色散和变浅性能的影响.针对该组高阶Boussinesq型方程,基于非交错网格构建了时间差分格式为混合...     

用FDTD法建模波导器件时数值色散的仿真研究

时域有限差分法(FDTD)在电磁场数值计算中占有重要的地位。但是,由于时域有限差分法只是原Maxwell旋度方程的一种近似,当在计算机的存储空间对电磁波的传播进行模拟时,即使是在非均匀介质中也会出现色散现象,且电磁波的相速度随波长、传播方向及变量离散化的情况而发生变化。受计算机存储空间和计算速度的限制及色散机理的多样性和复杂性,少有文献对此进行精确定量的数值分析。本文通过对平面光波导在不同时间步长和空间步长时光场分布的仿真,探讨了减小FDTD法数值色散的具体措施,对改进FDTD法固有缺陷和提高FDTD法计算精度具有直观的理论指导,为复杂波导器件的设计和制造提供了预测手段。     

光波在一维光子晶体中传播行为的数值研究

由Kronig-Penney模型导出了光波在一雏光子晶体中传播的群速度的解析表达式，利用传输矩阵法对一维光子晶体的色散关系和群速度分布特征进行了数值研究．结果表明，光波在光子晶体中传播的群速度与光子带隙结构及色散特性有着密切的联系，光子导带内的群速度为有限值，在光子禁带的边缘，群速度迅速减小而趋于0，光的传播具有显著的带边延迟效应．同时，在反常色散区，群速度为负值，光的传播表现出明显的超光速现象．光子晶体的结构参数直接影响光波在光子晶体中的群速度．     

利用普通SMF实现10Gbit/s信号全光长距离传输的研究

数值模拟了强度调制光信号在级联光纤放大器普通单模光纤通信系统中的传输,模拟中主要考虑了自相位调制、群速色散和自发辐射噪声,使用负色散补偿光纤去补偿群速色散和自相位调制。结果表明,若色散得到很好补偿,当放大器间距减少到５０ ｋｍ 时,无误码２ ０５０ ｋｍ 传输是可能的。     

e-P等离子体中超强激光脉冲的分裂及类多孤子结构的形成

通过推导并数值求解超强线极化脉冲激光在正负电子对（e-p）等离子体中传播时所满足的非线性Schr6dinger方程,讨论了超强线极化脉冲激光在e-p等离子体中的传播特性。结果表明,传播过程中真空极化和磁化产生的非线性效应与群速度色散之间的竞争能导致高斯型脉冲激光的自压缩,对长脉冲,这种竞争能使脉冲在压缩后又会产生分裂,最终导致类多孤子结构的形成。