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。     

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.     

近零平坦色散高非线性光子晶体光纤的研究和设计

利用有效折射率法对光子晶体光纤非线性和色散进行了计算;模拟了光纤空气孔直径和孔间距对光纤特性的影响,并进行了分析;最后设计了一种零色散点在850nm附近的近零平坦色散高非线性光子晶体光纤,这种光纤在研究光纤非线性现象时有重要的价值.     

八边形光子晶体光纤的特性研究

采用矢量波束传播法对正八边形光子晶体光纤色散和模场面积进行了数值模拟和分析.结果表明通过改变空气孔孔径d和相邻不同层空气孔间距Λ,可以使正八边形光子晶体光纤的色散曲线在很宽的波长范围内保持色散平坦并具有较低的色散值.选取合适的结构参数可以在1.45～1.65um波长范围内构造超色散平坦光子晶体光纤.     

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.     

光子晶体光纤及其激光器

光子晶体光纤(PCF)与普通光纤相比有其优秀的特性，如单模特性、色散特性以及非线性特性等。简述了光子晶体光纤的基本结构及其优点，并介绍了利用光子晶体光纤制作光子晶体光纤激光器及大功率光纤激光器方面的进展。     

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.     

新型光子晶体光纤传感器的基础研究

光子晶体光纤因其独特的光学特性、结构可灵活设计的优点以及对空气孔中填充的材料参量变化敏感的特点而成为近几年来传感领域的研究热点。该课题对填充金属纳米材料、气体、液体等材料的光子晶体光纤的光谱特性、温度传感特性及光子晶体光纤光栅的成栅机理进行了深入的研究,得到了一些很有价值的结论,为基于PCF的传感器的实现与应用及进一步拓宽光纤的原有领域奠定了良好的基础。(1)设计了一种有源PCF-SPR传感器,其特点是将有源内腔检测技术与表面等离子共振相结合,利用一根包层气孔充入金属纳米线溶液纤芯掺杂激活介质的光子晶体光纤实现探测激光产生、信息传感及光信号传输集一体的有源传感,并且由于纤芯的折射率可达到1.58,从而也拓宽了PCF-SPR传感器的探测范围。(2)针对在PCF气孔镀金属纳米膜的工艺较难的情况,实验上采用填充Ag纳米线悬浮液的方法实现了PCF-SPR温度传感,实验结果与仿真结果变化趋势一致,此方案可保持PCF用于表面等离子共振传感器的某些优点又简化了工艺操作。(3)设计了一种聚合物光子晶体光纤用于表面等离子共振传感器,这种光纤采用聚甲基丙烯酸甲酯制作,金属膜只需镀在光纤的外部,方便操作。仿真模拟结果表明,聚合物PCF半径、中心空气孔数量及空气孔的直径对波长灵敏度的影响很小,这样降低了对PCF制作的精密度的要求,有利于PCF的实际制作。(4)研究了一种基于混合液体填充的反射式光子晶体光纤温度传感探头,这种结构使得传感部分可以方便的伸入待测环境,相对于透射式传感装置而言,该种反射装置具有更为灵活实用的优点。实验结果表明,该种光子晶体光纤温度传感器可以在特定温度范围内呈现线性响应,其温度灵敏度约为1 d B/°C。此外,根据不同的溶液配比,该种传感器呈现可调谐的温度灵敏区间。(5)对由光子晶体光纤光栅组成的新型生物传感器特性进行了研究,重点对光纤结构参数(空气孔直径和孔间距)、光栅参数(光栅周期和周期个数)、塌缩程度和塌缩方式对谐振波长的影响进行了分析,研究结果表明,随着空气孔直径的增大、孔间距的减小、光栅周期的增大和塌缩程度的减小,其谐振波长向短波方向发生漂移,随着周期个数的增大,其谐振波长未发生明显漂移。     

光子晶体光纤及在光纤光栅中的应用

从光子晶体光纤(PCF)与普通光纤在光纤结构上的差异出发,简要分析了PCF的导光原理与单模特性,探讨了基于PCF的光纤光栅的稳定性,基于聚合物填充多孔光纤的长周期光纤光栅的温度调谐性能,以及纯结构性非光敏纤芯长周期光子晶体光纤光栅的原理,从一个方面说明了光子晶体光纤的潜在应用。     

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.     

光子晶体光纤的模式分析与色散估算

光子晶体光纤具有较大的负色散,可用于高速长距离光纤通信系统的色散补偿。文中主要讨论了大空气孔光子晶体光纤的模式分析、材料色散、波导色散,以及在通信波长范围内的总色散与芯径变化的规律。并通过计算机仿真,给出了计算结果。     

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。     

一种大模场光子晶体光纤的传输特性分析

编程实现用于分析光子晶体光纤的频域有限差分法,数值模拟分析了典型的商用大模场光子晶体光纤(LMA-20型)的传输特性,包括模场分布、模场半径、截止特性、模场有效面积和数值孔径等,模拟计算结果与实际测试结果吻合很好。为商用PCF的理论分析提供了参考。     

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。     

模分复用系统中的少模光纤研究新进展

近年来,在模分复用(MDM)光通信领域中采用少模光纤(FMF)来增加传输容量的方法已经得到高度关注和深入研究,该方法可以突破单模光纤(SMF)非线性香农极限.结合本课题组开展的模分复用方面的部分工作,比较系统、深入地分析讨论了模分复用研究过程中相对突出、经典的部分研究工作和最新进展,涉及少模光纤结构设计、特性及应用.分析讨论了折射率阶跃分布和折射率渐变分布单芯少模光纤、用于无MIMO数据传输的椭圆芯少模光纤、用于光学参量放大的椭圆芯少模光纤、由中心圆孔和椭圆环芯组成的保偏少模光纤、具有10种保偏模式的PANDA环芯光纤、用于模分复用传输的低损耗少模环形光纤以及超模光纤的结构设计、特性及应用.最后,给出了本课题组近期提出的新颖的三环芯FMF以及FMF研究发展趋势,为模分复用光纤前传等系统应用提供有效支持.今后的较长一段时间,少模光纤研究中的采用特殊材料和光纤结构设计来实现大有效折射率差、低衰减、低色散、大有效模场面积和低非线性系数等指标仍然是通信领域需要继续探索的研究热点.     

光子晶体光纤的研究进展

光子晶体光纤(POF)与普通光纤在光纤结构、单模特性、色散特性和非线性特性等方面有着显著的差别。简要分析PCF的原理,并探讨其重要特性以及应用价值,最后回顾了近来PCF的研究进展。     

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.     

七芯光子晶体光纤耦合特性的研究

根据七芯光子晶体光纤(PCF)7个超模的特征,给出了七芯PCF耦合长度的一种计算方法,揭示了七芯PCF的七个超模与耦合特性之间的内在联系。利用有限差分光束传播法(FD-BPM)分析了七芯PCF的耦合特性,发现其耦合长度随着传输波长的增加而减小;随着纤芯与包层材料折射率之差和纤芯之间距离的增大而增加;还分析了七芯PCF的横向不均匀性、纵向不均匀性、位置偏移等因素对其耦合特性的影响,为设计七芯PCF的结构提供了理论依据。