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

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.     

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。     

压缩型光子晶体光纤的双折射特性

定义了压缩率的概念,提出了一个可以构建三角格子、压缩三角格子、正方格子和矩形格子光子晶体光纤的模型;基于此压缩率模型,应用超格子构造法研究了压缩对光子晶体光纤双折射特性的影响.结果表明,通过改变光子晶体光纤晶格的压缩率可以获得较大的双折射.另外,分析了光纤双折射随晶格常数和空气孔直径的变化规律,并报导了光纤双折射符号随着空气孔直径变化而发生多次改变的现象.     

基于高双折射光子晶体光纤与光栅对的微波光子滤波器

提出并通过仿真验证了1种基于高双折射光子晶体光纤(HB-PCF)与光栅对的微波光子滤波器.以多波长光纤激光器作光源,通过改变填充温敏液体的HB-PCF周围温度,使HB-PCF具有不同的双折射.随着HB-PCF双折射率的连续变化,激光器输出了不同波长间隔的激光,使微波光子滤波器具有不同的自由频谱范围,当温度的变化范围为20-80℃时,FSR的变化范围为18.62-25.98 GHz,从而实现了连续可调谐.通过引入单模光纤与光栅对级联,改变光栅对的反射系数和掺铒光纤的增益,使滤波器的主旁瓣抑制比提高到33 d B,Q值可达到1 553,有效地提高了滤波器的频率选择性.     

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.     

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.     

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.     

光子晶体光纤及其非线性功能器件特性

光子晶体光纤作为一种新型的通讯材料,由于其独特的性质在光通信中具有广阔的应用前景。本文介绍了光子晶体光纤（PCF）的分类以及工作原理,重点讨论了有关光子晶体光纤中高非线性的实现以及基于光子晶体光纤非线性的功能器件特性及其应用。     

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。     

光子晶体光纤模式特性研究

利用有限元法对PCF进行经过简化的矢量波动方程模拟计算,获得了所需要的模场分布、有效折射率、色散等参数,并与实验数据相参照验证了这种方法的准确性和精度。与其他方法相比具有更快的计算速度,计算所得到的结果对将来设计和拉制微结构光纤很有帮助,并且这种方法在设计不规则的微结构光纤方面具有很好的优势。     

高非线性光子晶体光纤环镜的脉冲压缩研究

在对高非线性光子晶体光纤特性研究基础上,设计了用此光纤制成的光纤环镜实现光脉冲压缩的方法.数值模拟结果表明:利用此环镜可实现对脉冲的压缩,与其他压缩方法相比,压缩后的脉冲输出波形质量好,压缩所需的光纤长度大大减短.研究发现,随着光子晶体光纤非线性系数及泵浦脉冲功率的增大,其压缩到最佳质量所需的光纤长度减小.研究还表明脉冲压缩比与光纤环镜的分光比有关,当分光比为0.5时压缩比最高.     

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.     

基于乙醇填充新型光子晶体光纤的温度特性研究

文章设计了一种新型非对称圆孔光子晶体光纤,其截面是三角晶格排列的圆孔组成的两个六边形结构。在其中一个六边形圆孔中填充乙醇液体,利用乙醇液体的温敏特性,来控制两个纤芯间的耦合特性。结果表明:该型光纤的结构参数孔间距对耦合长度的作用大于孔直径的作用;在Λ1=2.00μm,Λ2=1.50μm,D=1.60μm,d=1.20μm时,耦合长度仅为13.92μm,同时温度灵敏度达到了2.25 nm/℃。     

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.     

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。     

光子晶体光纤的特性与研究现状

光子晶体光纤(PCF)具有独特的光学特性和灵活的设计,在光通信等领域具有广阔的应用前景。文阐述了PCF的一些独特光学性质,总结了光子晶体光纤的研究成果。     

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。     

光子晶体光纤瑞利散射特性分析

基于全矢量有限元方法,建立了光子晶体光纤瑞利散射损耗的数值分析模型,并分析了该模型对与制作工艺相关的瑞利散射系数、与结构相关的空气孔间距及空气孔直径等参量对空气孔正六边形排列光子晶体光纤瑞利散射损耗特性的影响.分析结果表明:在相同波长下,瑞利散射损耗随着瑞利散射系数的增大而增大;在空气孔间距Λ一定而空气孔直径d增大或d一定而Λ增大时,瑞利散射损耗均减小.     

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.