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.     

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.     

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。     

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.     

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.     

近零超平坦色散液体填充光子晶体光纤的设计

建立填充高折射率温度系数液体的六边形折射率引导型光子晶体光纤的数值模型,利用矢量光束传输法研究该类光纤的几何和光学参数对色散的影响,通过对孔径、孔间距等结构参数进行优化调整,设计出在1.46～1.65μm内色散系数介于0士0.5 ps/(nm·km)之间的超平坦色散光子晶体光纤.     

光子晶体光纤超连续谱的产生与偏振特性

通过研究飞秒脉冲在双折射光子晶体光纤反常色散区传输时的偏振特性及对超连续谱展宽的影响,发现在偏振方向与光纤快轴或慢轴重合时,其输出的超连续谱具很好的线偏振.当偏振方向与快轴夹角为45 °时,其输出基本上是圆偏振.由于高的双折射光子晶体光纤有高的非线性和三阶色散,所以可产生高偏振性的超连续谱.脉冲偏振方向与光纤快轴不同夹...     

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。     

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.     

光子晶体光纤中色散管理的理论研究

光子晶体光纤在光通信和超快光学中具有广泛的应用.本文基于描述光子晶体光纤的非线性Schr?dinger方程,利用双线性方法,得到了该方程的双线性形式和解析单孤子解.通过对单孤子解的分析,研究孤子在光子晶体光纤中的传输特性.借助于色散管理的思想,通过改变光子晶体光纤中的群速度色散系数,我们讨论了孤子在不同群速度色散函数情况下的传输状态.如果光子晶体光纤的群速度色散系数为常数,则孤子能保持原有的速度和形状进行传输.如果群速度色散系数选为三角函数,孤子会呈现周期性传输.而当群速度色散系数函数为高斯函数时,孤子表现出局域孤子的特性.此外,如果将群速度色散系数函数定为线性函数,则能在光子晶体光纤中同时实现孤子压缩和放大.本文结论对于光子晶体光纤中的色散管理技术具有重要的理论参考价值.     

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.     

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.     

双折射光子晶体光纤横截面上偏振态的不一致性

利用全矢量特征方程得到光子晶体光纤中的模式特征后,忽略光纤损耗、三阶以上的色散和非线性,研究了高斯脉冲在椭圆孔光子晶体光纤中传输时的矢量演化特性,得到光纤中任意时刻的横向电场分布及两个偏振分量之间的相位关系.在双折射光子晶体光纤同一横截面上,不同位置的两个偏振态分量之间相位差不同,因而总电场的偏振态不一致,光电场和固有双折射引起的偏振态之间的相位差都关于光纤中心对称.     

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.     

光子晶体光纤特性及其在光器件的应用

光子晶体光纤（PCF）以其独特的光学特性和灵活的设计成为近年来的热门研究课题.文章介绍了光子晶体光纤的分类及导光机理;然后对其特性进行了研究,包括：无截止单模传输、灵活的色度色散、良好的非线性效应和高双折射效应.最后讨论了其在光纤激光器、光纤光栅及超短脉冲、超连续谱等方面的应用.     

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。     

一种六角点阵结构的金线填充偏振分束器

目的 基于光子晶体光纤的特殊结构，设计一种六角点阵结构的金线填充偏振分束器。六角点阵结构和金线填充设计有利于获得高双折射，使其具有更小的耦合长度，有利于器件小型化。方法 利用矢量光束传播法设计，并对偏振分束器的特征性能参数进行了数值计算分析。结果 当偏振分束器的周期Λ=1.14μm,相对孔间隔比d/Λ=0.733,椭圆率为0.78时，该光子晶体光纤偏振分束器的长度为369.24μm,在1.55μm处消光比为-37.8 dB,低于-10 dB消光比的带宽为18.9 nm。结论 计算结果表明，通过金线填充的光子晶体光纤，获得了短耦合长度、宽工作带宽的偏振分束器。     

基于高双折射光子晶体光纤和无限脉冲响应的微波光子滤波器

提出了1种基于高双折射光子晶体光纤和无限脉冲响应(IIR)的可调谐可重构微波光子滤波器(MPF).向高双折射光子晶体光纤(HB-PCF)的1个大空气孔中填充温敏液体,调节温度,改变HB-PCF的双折射,使激光器产生不同波长间隔的激光,从而使滤波器具有不同的自由频谱范围(FSR),实现了滤波器的连续可调谐.当温度的变化范围为20-80℃时,仿真测得,FSR的变化范围为12.145-23.277 GHz.在有限脉冲响应(FIR)滤波器中引入电反馈,构成IIR滤波器,使得MPF的3 d B带宽减小,主旁瓣抑制比(MSSR)增加,其通带特性得到了改善.通过调节射频信号放大器的增益,可以改变滤波器的频率响应形状,实现滤波器的可重构特性.     

椭圆芯聚合物光子晶体光纤的模场研究

应用理论模型，以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为基材，成功制备了直径为150μm、平均孔直径为3．94μm、平均孔间隔为8．75μm的椭圆芯五环六角结构聚合物光子晶体光纤．应用全矢量平面波法，对该光纤的传输模场进行了模拟．根据对称性分析，按照最小波导扇面及相应边界条件对其模式进行归类，并与理论研究进行了对比．该研究为椭圆芯聚合物光子晶体光纤模场的实验测试提供了一定的基础．并证明了基于聚合物制备高双折射保偏光纤的可能性。