表面等离子体共振型光子晶体光纤偏振滤波器性能优化设计方法

以一种常见的光子晶体光纤为载体,利用金属填充物和纤芯周围折射率环境结构的不对称性,提出了一种基于表面等离子体共振效应的光子晶体光纤偏振滤波器性能优化设计方法.研究发现,通过对光子晶体光纤纤芯和金属填充物周围结构的特殊设计,可有效调控周围材料的有效折射率,以实现金属等离子体模式的双折射效应和光纤纤芯模式的双折射特性.因此,当纤芯模式和金属的表面等离子体模式满足相位匹配条件时,即可达到偏振滤波的效果,并获得很好的消光比,而不需要对光子晶体光纤的结构进行复杂设计,降低了器件制备难度,避免了所设计的光纤结构无法实现实际制备的问题.     

基于金银复合膜的光子晶体光纤表面等离子体共振传感器

为了优化基于D型光子晶体光纤单层金属膜折射率传感器的性能,提出了一种基于金银复合膜的D型光子晶体光纤表面等离子体共振(PCF-SPR)效应传感器.该传感器具有结构简单、灵敏度高、能有效减少银的氧化、半高宽窄等优点.利用有限元法对所提出的传感器结构进行了模态分析,以评估该传感器的各项参数.仿真结果表明:在纤芯小空气孔直径...     

基于非对称微结构纤芯的高双折射光子晶体光纤

该文提出了一种基于四方晶格非对称微结构纤芯的太赫兹高双折射光子晶体光纤.该设计在保证了光纤高双折射特性的同时,有效的降低了其限制损耗.数值模拟采用全矢量有限元法.该文对太赫兹波导、器件以及偏振相关传感等领域具有重要意义.     

正方形多芯光子晶体光纤的有限元分析

从Helmholtz方程出发,通过全矢量有限单元法及移位迭代算法,完成了对正方形多芯光子晶体光纤同位相超模的数值模拟分析,详细分析了工作波长、包层空气占空比和两类空气孔直径对五芯光子晶体光纤的同位相超模的影响,结果表明光纤结构是影响纤芯之间模场形态的重要因素,通过优化纤芯间不同类型的空气孔直径,能实现多芯光子晶体光纤同位相超模场的各纤芯等振幅输出.     

一种基于As_2Se_3的微结构纤芯高双折射光子晶体光纤

提出了一种新型的基于As_2Se_3的高双折射光子晶体光纤(PCF).该PCF包层空气孔采用8边形排列,并在纤芯引入了左右各3个圆空气孔的微结构.采用全矢量有限元法(FEM),通过改变微结构纤芯中圆空气孔的直径及孔间距,研究了该光纤的双折射特性、损耗特性以及色散特性.结果表明,在波长1.55μm处,双折射高达1.56×10~(-1),说明该PCF具有良好的保偏特性;同时,y方向的限制损耗低至6.44278×10~(-9)dB/m;在波长1.3~2.0μm的区间内,色散曲线保持相对平坦.     

面向太赫兹波段的负曲率光纤设计及数值研究

文章设计了一种基于环烯烃共聚物(cyclic olefin copolymer, COC)的空芯负曲率光纤(negative curvature fiber, NCF),分析结构参数光纤芯径、管径和毛细管厚度对光纤限制损耗的影响,并对参数进行优化,使得单包层NCF在2.0～2.5 THz频率范围内限制损耗为10^-4～10^-5 dB/m,损耗最低值可降到8.90×10^-5 dB/m;引入内包层管破坏常规负曲率光纤的对称性,使纤芯模式与内包层管壁模式进行耦合,从而增加x和y偏振方向的折射率和损耗差异产生双折射;对影响光纤双折射特性和限制损耗的因素进行分析,在2.0～3.0 THz频率范围内双折射系数可达到10^-4～10^-5。该文结果为太赫兹NCF的长距离传输、偏振敏感等应用提供了一条新的途径。     

正八边形双芯光子晶体光纤的温度传感特性

正8边形光子晶体光纤包层结构较正6边形更接近于圆,因此它具有限制损耗低,非线性系数低,色散平坦的优点.设计了一种正8边形双椭圆孔纤芯光子晶体光纤,分析了这种光纤填充高折射率温度系数敏感液体后的温度特性.采用全矢量有限元法和光纤的模式耦合理论研究了温度对其有效折射率、耦合长度、模场分布和限制损耗的影响,计算并分析了具有相同结构参数的正6边形光子晶体光纤在1.55μm低损耗窗口的限制损耗.研究表明,模场分布与温度和波长有关,有效折射率和耦合长度都随着温度升高而减小,限制损耗随温度升高递增.结构一定时,长波长条件下和小椭圆率时具有更好的温度敏感特性;结构不同时,大占空比的光子晶体光纤具有更好的温度敏感特性.在波长1.55μm、相同温度下所设计的正8边形光子晶体光纤与正6边形光子晶体光纤的限制损耗相比大大减小.     

光子晶体光纤非线性系数的数值分析

利用全矢量有限元法对六重对称的全内反射型光子晶体光纤的非线性系数进行了数值分析，模拟了光子晶体光纤的非线性系数与纤芯材料折射率、空气孔直径、孔间距的关系，结果表明在其它参量相同的情况下，纤芯材料折射率的变化对光子晶体光纤的非线性系数有着明显的影响，尤其是在输入光波长小于1.0μm范围内,在波长为0.5μm处，当纤芯材料折射率为1．45时非线性系数为0．4047m^-1W^-1，但纤芯材料折射率为1．40时非线性系数高达1．792m^-1W^-1。     

改进型双层芯光子晶体光纤宽带补偿特性分析及设计

针对现有的补偿光子晶体光纤无法较好地实现宽带色散补偿问题,本文利用多极法分析了色散和光纤结构参数之间的变化关系。通过减小同轴双层芯光子晶体纤结构中双芯之间的空气孔直径,并随后增大孔间距,设计出了一种在C波段范围内与标准单模光纤G.652色散系数相补偿的光子晶体光纤,实现了这一波段的宽带补偿,模拟结果表明具有很好的补偿效果。     

特种光子晶体光纤的设计和模拟

介绍了光子晶体光纤的原理,给出了模拟光子晶体先纤的数学模型.作为计算例子,设计了椭圆孔光予晶体先纤.该光纤的包层和芯层有不同尺寸的椭圆孔组成晶体结构.利用建立的数学模型,给出了模拟结果.     

基于酒精选择性填充光子晶体光纤的Sagnac应变传感器

提出了一种基于酒精选择性填充光子晶体光纤的新型Sagnac光纤环应变传感器,实现了对微小应变的高灵敏度测量.利用酒精对光子晶体光纤的选择性填充使之产生双折射效应,并将已经填充好的光子晶体光纤嵌入到Sagnac干涉环中,实现了Sagnac干涉效应.当给光子晶体光纤施加应变时,Sagnac干涉谱的波峰会随着应变变化而变化,实现对应变的测量.实验结果表明,当微应变在0~3 958时,测量微应变的灵敏度能够达到3.66 pm.同时,本结构具有高灵敏度、高稳定性、抗电磁干扰、易于搭建等优点.     

高双折射光子晶体光纤的特性研究

对高双折射光子晶体光纤的特性进行了分析,用多极法对自行设计的高双折射光子晶体光纤的基模模场、双折射、色散、限制损耗等特性进行了数值模拟计算.这些结果对设计高双折射光子晶体光纤有参考价值.     

二维三角晶格光子晶体的带隙计算和波导的传输效率分析

采用平面波展开法对二维三角晶格介质柱光子晶体和空气孔光子晶体分别在TM和TE极化下的带隙进行了计算;采用时域有限差分法分别计算了TM模和TE模在二维三角晶格介质柱和空气孔弯曲波导中的传输效率。研究对设计高传输效率的光子晶体波导定向耦合型器件具有重要意义。     

具有高品质因子的光子晶体环形腔柔性调控研究

环形腔由于有独特的回音壁模式把光场限制在环形区域内而受到国内外研究小组的关注. 为了进一步提高其对光的约束能力，本文以内环优化的H2环形腔基础上优化柔性调节了第二环，得到品质因子60%的提高. 在调整优化第三环和第四环空气柱到圆环位置时，发现空气柱环形分布结构的囚光作用与光子晶体结构的囚光作用存在竞争关系，环形腔品质因子并没有随着空气环的层数增加而正相关增长.     

一维光子晶体表面模的特性

【目的】研究一维光子晶体表面模的特性,探究使用衰减全反射(ATR)技术激发光子晶体表面模的可行性。【方法】采用超元胞法和迭代菲涅尔方程计算一维光子晶体表面模的色散曲线及其ATR反射谱(利用棱镜装置)。【结果】当一维光子晶体最外层是高折射率层时,改变其厚度可以灵活控制表面模,相同带隙内不同位置的表面模其电场局域性不同;能带图中同一带隙内远离真空光线且居于带隙中部的表面模其电场局域性更强。【结论】利用棱镜装置能激发一维光子晶体的表面波;通过反射谱的形状和极小值点的位置可以判断透射介质的光学性质。     

三角格子式二维光子晶体的光子带结构研究

本对二维光子晶体的电磁波理论及周期介质中的Bloch波解做了详细的推导，给出了光子晶体中的禁带存在的理论依据，同时以三角格子晶格的两维光子晶体为例，验证了空气圆柱在电介质中的排列存在E偏振和H偏振的光子带隙重叠区，称为绝对光子带隙，最后着重阐述了二维光子晶体在实际应用中的最新成果。     

带隙型光子晶体光纤及其分析方法

光子晶体光纤是近年来出现的一种新型光纤,其特点是包层排列有规则或随机分布的波长量级的空气孔。包层中的微结构使得光子晶体光纤能够呈现出许多传统光纤不具备的特性,其在光通信领域具有极大的应用前景。文章从光子晶体的概念出发,概述了光子晶体的特征,通过引入光子晶体光纤的概念,介绍了光子带隙型与全内反射型光子晶体光纤的基本结构及导光原理。同时文章简要分析了带隙型光子晶体光纤的各种主要理论研究方法,并对其做出了相应的评价。     

金属微纳结构有序阵列中Fano共振的产生条件

本文研究了由椭圆形金纳米颗粒组成的周期阵列在对称介质环境以及放置在介质波导表面两种体系下的Fano共振特性．我们将衍射表面波或波导本征模调谐到金纳米颗粒的局域等离激元共振频率附近,使其满足了通常意义上Fano共振产生的条件,即窄线宽和宽线宽的模式在共振能量上的重叠．我们发现,当仅满足这一条件时,Fano共振并不能被有效激发．我们通过对共振模式场分布的研究分析,阐述了Fano共振的激发还必须满足两种不同线宽的模式需要具有相同的电场分量．我们的研究结果将有助于更好地理解Fano共振的物理意义,对于设计基于Fano共振的微纳光子结构和器件有着重要的指导意义．