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。     

部分波导模展开方法求解梯度型折射率光纤

将阶跃折射率光纤作为一个理想波导,以这个理想波导纤芯－包层的界面对为界将横向平面分成两区域,然后用部分波导模展开方法以及耦合波理论计算梯度折射率光纤模式场和传播常数。     

复折射率光纤传输特性的微扰分析

运用微扰分析方法计算复折射率光纤复传播常数 .光纤的复数模折射率N =N′ +iN″的实部N′由求解相应的实本征值方程得到 ,而虚部N″则由微扰计算得到 .对阶跃型圆光纤 ,导出了芯区或包层为复折射率时的损耗或增益的解析关系式 ,数值计算结果表明 ,本法与直接解复本征值方程得到的精确结果符合得很好 .     

1.15-1.35μm具有平坦色散的PBG光子晶体光纤的设计

利用时城有限盖分法（FDTD）设计了在1．15-1．35μm具有平坦色散的PBG光子晶体光纤。将光子晶体光纤的总色散分为波导色散和材料色散两部分分别计算，并利用包层空气孔间距以、包层空气孔径与空气孔间距的比值d／Λ及中心缺陷孔径与包层空气孔间距的比值r／Λ来改变波导色散。试光纤对于DWDM光纤通信系统具有重要意义。     

长波长双窗口零色散单模光纤的研制

用MCVD法试制出较低损耗的色散平坦光纤,零色散点同时落在1.3μm和1.55μm的工作窗口内,研制中结合我国工艺条件和设备条件进行了多目标多变量的任意四包层光纤结构设计,解决了掺氟里昂使内包层折射半下陷达4.5‰至5.0‰的工艺难点,采取多项措施降低了损耗,本文还阐述了各包层的物理意义。     

正方晶格微结构光纤的色散特性研究

应用多极法对正方晶格微结构光纤的色散特性进行了数值模拟,并与空气填充率相同的六角晶格微结构光纤进行了对比,发现正方晶格微结构光纤更容易实现超平坦色散;研究了包层空气孔直径、孔间距和孔层数对色散特性的影响,得到了色散随各个结构参数变化的规律;文章的计算和分析可以为设计适当色散特性的微结构光纤提供理论依据．     

微结构光纤800nm处的色散特性研究

应用多极法对800nm处微结构光纤的色散特性进行了数值模拟;研究了包层空气孔直径、孔间距等数对色散特性的影响,得到了色散随各个结构参数变化的规律;设计了在800nm处具有近零超平坦色散的光纤结构;在0.79～0.81μm波段内色散值D的绝对值小于0.5ps/(nm.km).     

色散补偿光子晶体光纤的设计

由于光纤的色散严重限制了高速信号的传输,在长距离数据传输系统中必须得到补偿.本文利用矢量有效折射率方法对光子晶体光纤的色散补偿特性进行了数值模拟.通过模拟,发现了光子晶体光纤包层结构参量与其色散之间的关系,并且通过对包层空气孔节距∧、包层空气孔直径碱包层的空气填充率,等参数的优化,得到了低至-978.34 ps/(km·nm)的色散值,其补偿能力远大于常规色散补偿光纤.     

双包层单模光纤结构参数对传输特性的影响

推导了双包层单模光纤的特征方程,对特征方程直接求导解得了基模群时延和群速色散,讨论了结构参数对传播常数、群时延以及群速色散的影响．研究结果表明：纤芯半径(α)和纤芯半径与内包层外半径之比(Q)对光纤的传输特性参数传播常数、群速度以及群速色散均有不同程度的影响,影响的大小及规律与α和Q的值有关。     

长波长双窗口零色散单模光纤的理论设计

长波长双窗口零色散低损耗光纤的设计必须同时满足1.3μm、1.55μm 色散和损耗的要求,并受到单模条件和工艺条件的诸多限制,我们首次使用适于任意形状四包层折射率剖面的软件计算光纤传输特性,在最内包层折射率下陷深度小于4.4‰的限制下,对这种光纤进行了多目标、多变量的结构优化设计;最后对实验结果和计算值进行了比较.     

地—星上行激光通信中大气折射及色散引起的对准误差

在地—星上行激光通信中,大气折射引起激光束传播方向偏折,使激光束更难对准卫星。根据大气温度垂直分布的线形分段模型,采用数值迭代方法计算了大气的折射及色散。分析了在天顶角、地面站海拔高度、超前对准及激光波长等参数影响下,大气折射及色散引起的对准误差。研究结果表明：对于波长范围较大的多波长激光通信系统,需要考虑大气色散引起的对准误差。     

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.     

PMC边界手征负折射平板波导模式特性及场分布

从理论上分析了以理想磁导体(perfect magnetic conductor, PMC)为边界的手征负折射平板波导的模式特性及其磁场的具体分布. 利用PMC边界条件, 导出了手征负折射波导的色散方程和磁场各分量表达式. 通过波导的色散曲线发现, 当手征参数 κ>1时, 某些区域曲线出现下凹, 左旋圆极化(left circularly polarized, LCP)波的折射率为负值, 实现了负折射特性, 截止频率也不再是传播常数β=0所对应的频率. 根据传播常数β和k₊, k₋的关系, 将色散曲线分为3个区域, 给出了各区域一阶奇模和一阶偶模磁场的具体分布, 并与一般手征媒质平板波导的磁场分布作了比较. 结果发现, 切向分量场H_y,H_z 在上下边界处为零, 满足PMC边界条件. 而由于面磁流的存在, 法向分量H_x在边界处不为零.     

光纤分析的有力工具：改进的Galerkin法

提出一种基于Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法的可对任意折射率剖面分布光纤的任意线偏振模计算的改进方法，文中给出了相应方法的详细理论推导，并对几个关键的光纤传输参量如传输常数、色散特性、模场半径等的数值计算方法作了改进，使运算效率有很大提高，这种方法可成为光纤分析与设计的有力工具。     

LTT中光导管无损耗传输条件的研究

本文针对LTT(光直接触发晶闸管)光传输系统中光导管传输效率问题,用纤维光学理论分析了光缆的数值孔径、光导管的折射率一定时光导管的端面直径和曲率半径对光传输效率的影响,得出了光线在光导管中无损耗传输所必须满足的不等式,为光导管的设计提供了理论依据.     

克尔型非线性梯度折射率光纤轴对称模的传播常数

导出了克尔非线性梯度折射率光纤轴对称模传播常数的解析公式．结果表明：在非线性梯度折射率光纤中，光束功率对传播常数有很大影响，对基模的传播常数有显著影响．所得公式可简化为已知的线性结果     

水下目标定位中的声线折射修正方法

研究了提高水下目标定位精度的一种误差修正方法-声线折射修正方法.首先根据水下声线传播环境和声速变化规律建立了海水的折射率球面分层模型.然后基于Snell定理,利用射线描迹方法得到从声源到水下目标的声线传播轨迹,从而建立声线的真实传播距离和角度模型.经与声纳测量系统的测量参数比对,建立了水下目标定位中的声线折射误差修正模型.根据实测的海水声速剖面,利用折射率球面分层模型和声线折射修正模型进行了水下目标定位的数值计算.实验证实,采用声线折射修正方法可以有效地提高水下目标的定位精度.     

三角形截面介质光波导的近似模方程

本文应用有效折射率法和WKB法导出了三角形截面介质光波导的近似模方程,其特点是形式简单,计算方便。通过对正三角形截面介质光波导传输特性的实算可见,其计算结果与有限元法的数值分析结果相近。     

电磁波在左手材料中传播形成椭球和球形的色散关系

在某种特定条件和色散关系下,发现TE和TM偏振波在各向异性左手材料中传播时会形成不同的波矢面和折射关系,但波矢面的形状是相同的;而在各向同性左手材料中传播的TE和TM偏振波会形成相同的波矢面和折射关系。