一种新型高双折射高非线性的光子晶体光纤特性研究

针对光子晶体光纤高双折射高非线性的应用要求,设计了一种新型结构的光子晶体光纤,在其包层和纤芯位置分别引入大的空气孔和4个呈类矩形排列的小圆.采用全矢量有限元法(FEM)研究了该光纤的双折射、有效模面积、非线性系数及色散特性.数值研究发现,当光纤的包层孔间距为1.0μm时,波长在1.55μm处,双折射为2.45×10~(-2),同时可获得52 W~(-1)km~(-1)的高非线性系数,且该结构在波长0.6~1.8μm范围内可以得到两个零色散点.     

一种新型高双折射高非线性的光子晶体光纤特性研究

针对光子晶体光纤高双折射高非线性的应用要求,设计了一种新型结构的光子晶体光纤,在其包层和纤芯位置分别引入大的空气孔和4个呈类矩形排列的小圆.采用全矢量有限元法(FEM)研究了该光纤的双折射、有效模面积、非线性系数及色散特性.数值研究发现,当光纤的包层孔间距为1.0μm时,波长在1.55μm处,双折射为2.45×10~(-2),同时可获得52 W~(-1)km~(-1)的高非线性系数,且该结构在波长0.6~1.8μm范围内可以得到两个零色散点.     

基于分层微结构纤芯的太赫兹高双折射光子晶体光纤（英文）

基于"功能基元"+"序构"的设计思想,提出了一种在纤芯引入等差分层微结构的太赫兹超高双折射光子晶体光纤.光纤包层由三角晶格排列的圆形空气孔组成;纤芯由三角晶格排列,尺寸满足等差分层条件的椭圆空气孔组成.数值模拟结果显示,当入射光频率为0.5-1.5 THz时,光纤能够实现超高模式双折射;在0.9 THz,模式双折射达到最大值4.07×10^-2,此时基模x,y偏振模式的有效材料损耗(EML)分别为0.075 cm^-1和0.062cm^-1.与6种不同尺寸的均匀微结构纤芯光子晶体光纤的模式双折射特性进行对比研究.结果显示,提出的分层微结构纤芯光子晶体光纤,能够在很宽的工作频段,实现更稳定的超高模式双折射,且具有较低的材料吸收损耗.对于通信、传感、测量等领域的有限长度光纤器件应用,能够起到优化设计,显著提高器件性能的作用.     

金涂覆光子晶体光纤偏振滤波器的特性分析

设计了一种基于表面等离子体共振的光子晶体光纤偏振滤波器.在空气孔中选择性金涂覆使表面等离子体模式与纤芯模式共振.利用有限元法分析了改变结构参数对滤波器性能的影响.数值模拟结果表明金薄膜厚度和空气孔直径能够优化表面等离子体模式及纤芯模式的共振峰位置和强度，在波长1.31μm 处x偏振方向的损耗到达740.5dB/cm，y偏振方向的损耗很低且x，y方向的损耗峰明显地被分开.利用这些特性设计出一种新型的工作在通信波段的光子晶体光纤偏振滤波器.     

渐变多孔光纤的设计与色散特性比较

设计出了一种呈圆形分布的渐变微结构光纤,并运用时域有限差分法计算了该种光纤方形和三角形格点分布的微结构光纤的色散特性,然后对它们的色散特性进行了比较.结果表明:沿水平直径方向相邻空气洞中心点间的距离(Λ)和空气洞的直径(d)对这几种光纤的色散特性影响都比较大;不管是保持孔间距不变而变化空气洞直径或者是保持空气洞直径不变而变化孔间距,圆形分布的和方形格点分布的渐变微结构光纤的色散曲线比较相似,三角形格点分布的微结构光纤的色散曲线却与之相反;通过调节参数,可以在比较宽的波长范围(1.2~1.8μm)内获得超平坦的色散曲线,而且圆形格点分布的光纤较其他两种光纤的色散曲线更为稳定和平坦.     

5层空气孔单实芯纯石英光子晶体光纤仿真

为研究5层空气孔单实芯纯石英PCF特性,建立了截面空气孔为5层正六边形结构的光子晶体光纤模型,分析基模与包层模的模场分布,利用5层空气孔单实芯纯石英PCF进行仿真研究,并对有效折射率、有效模场面积、非线性特性、色散特性进行了仿真与分析。研究表明,5层空气孔结构的PCF,可以减小有效模场面积和增大非线性系数;在1 500～1 600 nm的波长范围内,随着波长增加,模场变大,相对于二阶模,基模的有效折射率更加稳定;单实芯纯石英PCF的基模与二阶模的波导色散系数也会随着波长的增加有微小的增加,但整体来看色散较为平坦,不会造成波形的明显变化,有利于信号的传输;而在同一波长下,基模的色散系数小于二阶模的色散系数,这主要是由于基模具有更加稳定的有效折射率,对光波在纤芯的束缚力较强。根据对5层空气孔单实芯纯石英PCF的仿真特性研究,为进一步进行光子晶体光纤实验研究提供了一定参考。     

高双折射光子晶体光纤的特性研究

为了提高光纤的双折射特性,利用石英作基质设计了基于六边形结构的光子晶体光纤,计算并分析了光子晶体光纤的双折射、色散、限制损耗、非线性折射系数等特性。结果表明:波长越大,双折射越大,限制损耗越大,非线性折射系数越小。当光纤结构?为0.9μm,d为0.86μm,为0.58μm,2d为0.54μm时,该光纤在光波长为1.1μm处色散接近于零,双折射可达21026.1??,限制损耗为56.72d B/m,非线性折射系数为64.4W-1km-1,可应用于近红外波段的光纤传感及超连续光谱产生。     

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.     

双芯复合正方形格点光子晶体光纤的负色散特性

介绍了一种双芯复合正方形格点负色散光子晶体光纤,其包层是在纯硅背景上分布着两种大小不同的按正方形格点排列的空气孔,芯区是由掺杂的高折射率材料构成.为了实现负色散,移去了包层中第三层空气孔.采用频域有限差分法对其负色散特性进行的分析表明,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,空气孔间距取2.05μm,大小空气孔直径分别取1.9μm、1.2μm时,可在1.55μm处实现宽带负色散,其半峰全宽超过了200nm.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.     

负曲率空心微结构光纤的中红外传输性质

制备成功一种空气孔相互不接触的石英基负曲率芯中红外空心微结构光纤,对其进行排HCl气体处理后,利用中红外超连续谱光源(覆盖波长范围最长达4.2,μm)对其在中红外波段的传输谱特性进行了测试。制备的这种空气孔相互不接触的石英基负曲率芯中红外空心微结构光纤在2,000~4,200,nm波长范围之间有4个高损耗区,在2,000,nm波长以上有3个通光窗口分别位于2,200~2,550,nm波段、2,900~3,300,nm波段、3,600~4,000,nm波段,最低的损耗出现在3,600,nm附近,可以低于2,d B/m。     

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。     

一种GLS玻璃中红外光子晶体光纤的双折射和非线性研究

设计了一种适合于中红外波段传输的GLS玻璃高双折射高非线性光子晶体光纤(PCF),利用电磁波传播的多极散射理论数值模拟了该光纤的双折射和非线性特性,并对实验制备这种软玻璃光纤的可行性进行了分析。研究发现,通过调节光纤的结构参数可以将该PCF的双折射最大值调至所需的中红外波段(3~10 m),在波长=8.214 m处模式双折射达到了0.16,且偏振方向非线性系数=0.15m-1-1,即该光纤在中红外波段同时具有高双折射和高非线性。这种光纤有望实现中红外波段超短脉冲展宽,进一步扩展中红外波段的激光源。     

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.     

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).     

通信系统中低色散多孔光纤的研究和分析

提出了方形不变的空气孔多孔光纤,并借助于二维时域有限差分法计算了孔间距取1.9μm,孔直径分别为0.9μm、1.0μm、1.1μm,以及孔直径取1.1μm,孔间距分别为1.9μm、2.0μm、2.1μm的五层方形不变的空气孔多孔光纤的基模色散曲线,并对它们的色散特性进行了比较.结果表明:这种不变多孔光纤的色散依赖于孔直径和孔间隔的比值.当它们的比值小于等于0.5时,光纤的色散曲线在1200nm～1800nm的波长范围内保持平坦且具有更低的色散量.     

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．     

铒镱共掺保偏光纤的结构优化与加工工艺研究

采用全矢量有限元分析方法研究了应力区大小、应力区与纤芯之间距离、纤芯区域热膨胀系数等参数对铒镱共掺保偏光纤双折射与应力分布的影响,通过改进超声波打孔、硼棒磨抛与抽真空封装等预制棒加工技术,较大程度上提高了铒镱共掺保偏光纤预制棒的加工工艺水平,最终将光纤的偏振串音控制在-23,d B/10,m以下,双折射提高至3.9×10~(-4)以上,为制备性能更加优化的高双折射、低偏振串音铒镱共掺保偏光纤奠定了理论与工艺基础。     

以光子晶体光纤为基质的光纤耦合器的设计

设计了以光子晶体光纤为基质的1550nm波段的双芯光纤耦合器。耦合器双纤芯间距为4μm,空气孔孔径为1μm,孔间距为2μm,一个周期的耦合区长度为900μm。数值计算了光场在该光纤耦合器中的模场演化情况。数值计算结果表明,以光子晶体光纤为基质的光纤耦合器实现了常规光纤耦合器的功能。     

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.     

光子晶体光纤喇曼放大器的增益研究

在单信号和多信号条件下,通过数值计算的方法分析了几种光子晶体光纤作喇曼放大器介质的增益情况。考虑有效喇曼增益系数,光纤损耗,泵浦功率等多个参量对增益的影响,将现有低损耗光子晶体光纤与色散补偿光纤进行了比较。结果表明,当小纤芯光子晶体光纤的损耗达到较低的水平后,PCF将成为良好的喇曼放大器增益介质。