椭圆纤芯光子带隙型光子晶体光纤的光学特性研究

设计一种新型椭圆纤芯带隙型光子晶体光纤模型,利用有限元法及其平面波展开法研究子晶体光纤的光学特性.在一定结构参数下随波长的变化数值模拟了椭圆纤芯带隙光子晶体光纤的结构,得到了有效折射率、双折射、波导色散、径向传输功率分布最大值等性质.数值模拟结果表明,选择合适的结构参数可以得到较低的色散特性以及高的传输功率,因此非对称结构的光子晶体光纤的特性分析对于光学器件的研制有重要意义.     

一种高双折射光子晶体光纤的特性研究

设计了一种新型光子晶体光纤,通过数值模拟,该种光子晶体光纤具有高双折射特性,且具有较高的非线性特性,并且在0.8到1.8μm波段出现了两个零色散点.该种光子晶体光纤结构包层的空气孔的排列方式为按照三角晶格排列,并将其中部分圆形空气孔变为椭圆形空气孔.运用全矢量有限元法对其光学特性进行理论模拟分析,分析结果表明:当椭圆率η=4/7,占空比d/Λ=0.45时,在波长1.55μm处,获得了3.88×10-2的高双折射.非线性系数可达67.5 km-1·W-1.     

锥形光子晶体光纤的色散缓变特性研究

锥形光子晶体光纤具有色散缓变特性,能有效抑制高斯脉冲展宽,本文利用全矢量等效折射率模型计算了一种全新的锥形光子晶体光纤,研究发现这种锥形光子晶体光纤具有初始色散值可调节性,如设计近零色散和高负色散等,剖面色散为直线型、类指数型等多种可能方式,可以进行色散的自补偿等优点,数值模拟和分析表明这种色散缓变的锥形光子晶体光纤相比传统的色散缓变光纤具有更多的优越性和实用性．     

单一孔径掺杂的光子晶体光纤的光学特性研究

对光子晶体光纤最内侧的单一孔径进行掺杂,使其折射率从1.0渐变至1.45,进而分析受掺杂孔折射率的影响,光子晶体光纤光学特性的变化.利用有限元法对单一孔径渐变折射率的光子晶体光纤的功率分布,径向功率最大值,纤芯有效折射率,双折射以及偏振模色散等光学特性进行分析模拟.在光子晶体光纤非对称孔径研究上得到的结论有助于光子晶体光纤特性研究的发展.     

横向压力作用下光子晶体光纤的偏振特性的研究

从理论上分析了横向压力作用在光子晶体光纤(PCF)上对偏振膜色散(PMD)和差分群时延(DGD)的影响,对不同横向压力作用下PMD与DGD分别进行数值模拟.模拟结果表明横向压力变化时DGD与PMD的数值均发生较大的变化.分别对光子晶体光纤的偏振膜色散与差分群时延随着压力变化的特性进行实验验证.实验证明,随着压力的增大,光子晶体光纤的DGD整体趋势增大:光子晶体光纤的偏振膜色散的数值随着压力的增大而成上升趋势,其变化规律符合理论分析结果.     

光子晶体电磁传输特性的理论分析

叙述光子晶体比半导体晶体具有一系列优越的电磁传输特性,分析光子晶体的4种研究方法的优缺点,通过传输矩阵法推导光子晶体电磁传输的反射系数、透射系数和色散方程.     

光子晶体光纤结构的变化对场传输特性影响的研究

应用有效折射率模型和传统经验关系相结合的方法研究不同结构的光子晶体光纤(PCF)传输特性.通过改变光子晶体光纤的结构参数,从而得到不同的纤芯有效半径aeff和占空比d/Λ.分析纤芯有效半径和占空比不同情况下的光子晶体光纤的归一化频率、包层有效折射率、纤芯有效折射率和数值孔径随波长的变化规律.再以纤芯有效折射率为例,将该方法的计算结果和有限元法的计算结果进行对比分析,结果表明在占空比小于0.4且纤芯有效半径小于1.1547时,全波长范围内两种方法计算结果的绝对误差数量级为10-3.随着占空比和纤芯有效半径的增大,两种计算结果的绝对误差也逐渐增大.     

中心椭圆光子晶体光纤高双折射以及色散的研究

提出一种新型中心椭圆高双折射光子晶体光纤,并采用有限元对不同椭圆率下的基模模场、双折射、有效折射率以及色散数值模拟.结果表明:通过改变不同中心椭圆的椭圆率的大小,在波长为1550μm,椭圆率为0.4的情况下,该光纤可以实现1.83×10~(-3)的高双折射.并且通过对光纤中心的椭圆空气孔不同椭圆率的控制可以有效的控制该光子晶体光纤的有效折射率以及色散特性.该文对于高双折射光子晶体光纤的制备有着重要的意义.     

光子晶体光纤中啁啾皮秒脉冲压缩的研究

在忽略光纤损耗情况下,运用分布傅立叶方法数值模拟了皮秒脉冲在光子晶体光纤中的传输情况.计算分析了初始啁啾对脉冲压缩的影响,通过分析脉冲压缩比、品质因子、峰值功率比和最佳光纤长度的变化,得出了一些有意义的结论.     

悬挂芯光子微单元-灵活高效的光纤内嵌实验室

介绍一类在商用光子晶体光纤基础上制备的悬挂芯光子微单元.该微单元能通过较简单的选择性膨胀技术实现具有大倏逝场、高双折射、多芯等功能的多种悬挂芯结构,并能与单模光纤连接形成低损耗光纤在线单元.微单元内部基于倏逝场的光与物质相互作用区域与外部环境隔离,整体易于操作,是适用于光纤实验室研究的灵活平台.分析了几种典型悬挂芯光子微单元的消逝场、损耗、双折射等特性;利用微单元的一些特性开展应用研究,包括基于折射率探测原理的微单元气体压力和液体温度传感器、基于微单元纤芯微悬臂梁的加速度传感器、微单元光栅器件等.这些研究为推进光纤实验室技术的发展和应用提供了新思路.     

新型线性函数光子晶体光子二极管的研究

本文运用费马原理和传输矩阵方法研究线性函数光子晶体,通过计算给出了光正入射和反入射时的透射特性及电场分布.研究发现:线性函数光子晶体的透射特性不同于常规光子晶体,并且能够有效的放大或衰减光的电场强度,这为设计光子放大器件和光子二极管提供了重要的理论依据.     

光子晶体光纤中正啁啾对色散波及孤子俘获的调控作用

基于飞秒脉冲在光子晶体光纤中传输时所遵循的非线性薛定谔方程,利用数值模拟的方法研究了脉冲初始正啁啾在超连续谱的产生过程中对色散波及孤子俘获的影响.结果表明:正啁啾能显著提升色散波的产生效率,且色散波的强度与啁啾值成正比.当啁啾值不超过某一临界值且满足相位匹配条件时,孤子和色散波之间的四波混频效应能产生俘获波,俘获波的强度与孤子能量及色散波强度有关.因此,选择合适的啁啾值,利用正啁啾对色散波及俘获波的调控作用可以提高超连续谱蓝端的能量分部.     

表面芯光纤器件实验室

由于光纤端面尺寸小且可以长距离传输,功能单元和功能材料易于微纳尺度纤内集成,因而更适合发展集成器件.Lab-on-fiber集成器件已成为纤维集成光学的研究热点.该文详细介绍了两种具有较强倏逝场的表面芯光纤(外表面和内表面),重点研究表面芯光纤光学特性及基于表面芯光纤的器件传感应用.该类器件制备简单,在生物化学传感领域有重要应用.     

反铁磁光子晶体波导的性质

研究了平面反铁磁光子晶体波导的色散性质.这种光子晶体波导是由两个平行金属板之间填充一维反铁磁光子晶体构成.对FeF2/Vacuum光子晶体波导进行数值和理论分析表明:(1)电磁波模式是分立的,并且只有有限的几个;(2)存在三种不同的频率带隙,其中之一是光子晶体共有的,其宽度取决材料的介电性质,之二是来自反铁磁的共振性质,之三是来自波导的结构.     

介质中光子的特性

由光的波一粒二象性,得到光在介质中传播时光子的动量与相速度的乘积为常数,且恒等于光子的能量,即P'C'=Pc=hv=ε。同时,当光由空气进入介质时,光子动量改变了,但其能量却保持不变。     

椭圆光纤基模偏振特性分析

提出光纤芯为椭圆型的光纤模型．通过高斯近似得出x方向和Y方向基模的相位差和光斑尺寸．提出两种偏振态表象在邦加球上的表达方式．利用邦加球分析了椭圆光纤内基模偏振态，得出离心率e，光纤芯长轴a，纤芯折射率ncn。和相对折射率差△不影响椭圆光纤中基模的偏振态．分析了椭圆光纤长轴a和离心率e对基模拍长的影响，结果表明拍长随离心率e的增加而迅速减小；拍长随光纤芯长轴a增加而迅速减小．进一步讨论了椭圆光纤芯折射ncn。和相对折射率差△对对基模拍长的影响，研究结果表明拍长随相对折射率差△的增加而迅速减小；拍长随椭圆光纤芯折射率ncn。增加而迅速减小．研究结果为设计偏振光纤提出理论依据．     

石墨烯对反铁磁光子晶体的法拉第效应

采用线性传输矩阵法研究了Faraday位型下含石墨烯层的反铁磁光子晶体的Faraday效应.当电磁波垂直入射到石墨烯反铁磁体系时,给出这种位型下的色散关系,设定不同介质中电磁波磁场的波解形式,通过电磁场的边界条件得出传递矩阵,最后给出不同种一维石墨烯反铁磁光子晶体的透射率和Faraday旋转角的表达式并进行数值模拟.研究了两种结构下的石墨烯磁性光子晶体的透射率及法拉第旋转随层数的变化关系,电介质排布有所不同,会导致其透射率发生很大变化.当只在光子晶体中间的反铁磁层上覆盖单层石墨烯薄膜时,发现在THz频域范围内,光子晶体会增强石墨烯对泵浦波的吸收.     

耦合双原子和单模光场作用的光子统计非经典特性研究

采用全量子理论和数值计算方法讨论了耦合双原子和单模光场相互作用中辐射光场光子数分布的演化特性,结果显示:通过光场和耦合双原子的相互作用,使得不具有反聚束效应和光子亚泊松分布的单模光场获得了非经典特性,并且随着耦合强度的增大,非经典性增强,说明通过适当的方法可以制备非经典辐射光场.     

超长周期光纤光栅谱线特性分析

针对超长周期光栅光纤(ULPFG)提出一种理论上分析ULPFG的新方法,即运用F-P分析超长周期光纤光栅的单元谱线特性,运用矩阵法推出UL-PFG谱线特性.通过ULPFG实验和F-P理论数值模拟进行对照,实验和模拟基本相符,验证了该方法的合理性.