光子晶体光纤研究进展

光子晶体光纤(PCF)由于具有传统光纤无法比拟的奇异特性,因而吸引了学术界和产业界的广泛关注,在短短的十几年内取得了很大的进展.本文从光子晶体的概念、光子晶体光纤的分类和导光机制开始讨论,分别阐述了全内反射型和光子带隙型光子晶体光纤的特性及应用,并且介绍了国内外的一些研究新进展.     

光子带隙型光子晶体光纤的带隙

采用平面波展开法,通过模拟分析带隙型光子晶体光纤空气填充率和介电常数对带隙的影响,对光纤的平面内和平面外带隙特性进行了研究与讨论.     

长周期光子晶体光纤光栅折射率传感

长周期光子晶体光纤光栅使得光纤芯模与同向传输的包层模发生耦合。溶液或气体可以渗入光子晶体光纤的空气孔中,影响光纤包层模,从而可利用光纤光栅的传输谱监测被测物的化学性质。本文综述了光子晶体光纤光栅的制作以及长周期光纤光栅在生物化学中的传感应用。     

二维内嵌结构式光子晶体带隙特性研究

针对正方晶格光子晶体因带隙特性较差而使其应用受到一定限制的问题, 设计一种新型内嵌结构式二维光子晶体, 即在普通正方晶格光子晶体内部嵌入同类晶格的光子晶体。同时对介质柱型和空气孔型光子晶体分别进行了仿真实验。结果表明, 采用内嵌结构式光子晶体后, 无论是介质柱型还是空气孔型光子晶体, 都较普通正方晶格光子晶体的带隙条数增加2～10条, 带隙率也均有了显著提升。该方法是进一步寻求完全禁带正方晶格光子晶体结构的有效方法。     

控制光子的“半导体”——光子晶体

光子晶体是一种新型功能材料,其最基本的特征是具有光子频率带隙,频率落在带隙内的电磁波被禁止在光子晶体中传播。本文简述了光子晶体的基本性质和理论研究方法,介绍了光子晶体的制备,并对光子晶体的应用前景给予了简短的评述。     

光子晶体的理论研究及其应用

光子晶体是一种新型光学材料，其基本特征是具有光子频率带隙，频率落在带隙内的电磁波被禁止在光子晶体中传播。探讨光子晶体的基本特征和常用的理论研究方法对于光子晶体的应用前景是有益的。     

一维光子晶体带隙结构研究

光子晶体材料的介电常数在空间中呈周期分布，这种材料存在光子带隙，引入缺陷对光有局域效应，为更好地控制光和利用光提供了新的方法。文章利用传输矩阵法计算了一维光子晶体不同结构的带隙特征，计算表明光子带隙的宽度受到材料介电常数及介质层厚度的影响。随材料介电常数及介质层厚度的增加，光子带隙宽度存在一个极大值，对于确定材料构成的光子晶体，两介质等厚时带隙最宽。     

负折射率介质光子晶体光纤带隙结构的研究

提出了一种新型结构的负折射率介质光子晶体光纤,采用平面波法(PWM)分析了这种光子晶体光纤的带隙结构,研究了负折射率变化与负正折射率介质比变化对光子带隙结构的影响.分析结果表明,负折射率介质的光子晶体光纤的带隙数量和宽度随折射率和介质比变化而变化.取负折射率值为-1.5、负正介质填充比为0.88、空气孔间距为2.6 um时,可得到多条带隙和较大的带隙宽度,实现PBG导光的波长范围为1 225 nm-4 084 nm.     

一维掺杂光子晶体的带隙结构及特征的研究

基于传输矩阵法,数值模研究了光子晶体带隙特征与光子晶体结构参量的关系。研究表明:一维光子晶体的带隙是由光子晶体结构决定的,单个基本周期结构的光子晶体不具有带隙结构,随着周期数的增加,光子带隙结构逐渐形成,禁带中心无导带;当掺杂时,禁带中心位置出现一个极窄的导带,并且导带深度随着杂质层折射率的增大而逐渐变浅,一维光子晶体的这种特性可应用于滤波器件和光学谐振腔的设计。     

一维函数光子晶体的禁带特性理论

提出了一种新型函数光子晶体,其折射率是一个空间位置函数.在费马原理的基础上,利用传输矩阵理论研究了光子晶体介质层的折射率、周期数、入射角等对光子晶体带隙变化的影响.为灵活实现某特定带隙的光子晶体的制备提供了理论依据.     

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。     

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。     

基于光子晶体光纤非线性环路镜光开关的研究

采用光子晶体光纤构成非线性光学环路镜,利用非线性环路镜中信号光与控制光之间交叉相位调制效应实现全光开关. 讨论了光子晶体光纤结构参数对其非线性的影响,建立了基于光子晶体光纤非线性环路镜光开关的理论模型,研究了光开关的透过特性及影响光开关性能的因素. 研究结果表明,基于光子晶体光纤非线性环路镜的光开关,可以在较短的环长和较低的开关功率下实现高速光开关操作,其开关特性可由控制光功率灵活调控. 光子晶体光纤非线性环路镜光开关为实现用于高速光通信系统中的光开关技术提供了一种重要思路.     

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.     

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。     

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。     

光子晶体光纤熔接机理的研究

光子晶体光纤（PCF,Photonic Cpystal Fiber）的熔接技术为PCF产品的应用和开发提供了条件。本文主要介绍了影响PCF熔接的主要因素，比较了传统电弧熔接方法和激光熔接方法的优缺点，阐述了激光熔接的基本原理和工作流程，为PCF激光熔接机的制作打下基础。     

六边形结构光子晶体光纤的色散特性研究

为解决传统色散补偿光纤补偿带宽小及所需光纤长度大的问题, 利用平面波展开法, 通过改变空气孔孔径及分布周期得到不同结构光纤的色散曲线, 为色散补偿光纤的制作提供理论依据。研究结果表明, 对于普通六边形结构光子晶体光纤, 减小空气孔孔径及增大空气孔分布周期可减小短波段光信号的色散值, 同时长波段光信号色散值随之增大。引入双芯结构后, 在长波段可产生大负色散, 并且通过减小空气孔分布面积能使色散曲线趋于平坦, 可作为宽带色散补偿光纤。     

圆形光子晶体光纤能带结构的一维近似

利用等效介质结构,将圆形光子晶体光纤的二维光子晶体结构近似为一维结构,应用平面波法得到其能带结构.考虑实际Bragg光纤与圆形光子晶体光纤的共同之处,同样将其近似为一维光子晶体,得到能带结构,结果与以前直接的一维平面波法得到的能带结构存在细微差异.     

基于空芯光子晶体光纤的反射式气体传感器

以光子晶体光纤(PCF)为研究对象,以提高气体测量灵敏度为研究目标,提出一种反射式的光纤气体传感技术.首先,利用宽谱光源谐波检测技术,并结合实际应用需求,设计了基于空芯PCF的反射式气体传感系统,并详细分析了系统的工作原理.然后,针对空芯PCF与单模光纤耦合困难、气体填充时间长的问题,设计了集密封、固定及连接于一体的机械耦合装置作为测量气室.最后,以乙炔气体为例,测试了该系统的传感特性,体积分数分辨力可达0.02%,最大相对误差为1.39%.该技术将进一步推动PCF在气体传感中的应用,并为其在实际气体浓度测量中的应用提供了理论和实验基础.