低损耗近零超平坦色散光子晶体光纤的设计

设计了一种用于买现低损耗、近零超平坦色散特性的光子晶体光纤结构,这种结构光纤包层空气孔层数少,内三层空气孔直径相同,制作过程简单;应用多极法研究了此结构PCF各个参数特别是最外层空气孔直径对色散和损耗特性的影响,通过优化结构,设计出了在1.3μm至1.65μm波长范围内色散绝对值小于0.5ps/（nm.km）,1.55μm处损耗为4.5dB/km的低损耗近零超平坦色散光子晶体光纤。     

一种双包层低损耗色散平坦光子晶体光纤

借助多极法对具有双包层、双孔间距结构光子晶体光纤的色散特性,限制损耗,模场面积进行数值模拟,研究调整内外包层参数对色散和损耗的影响.通过优化结构参数,设计了可以在1.29～1.82μm的波长范围内实现±0.5ps/(km·nm)低色散值的色散平坦光子晶体光纤,其在λ=1.55μm处,限制损耗为2.2×10-3dB/km...     

高阶轨道角动量传输光纤设计及传输特性研究

为解决一般轨道角动量传输光纤传输轨道角动量模式数量少、质量差的问题,提出了一种基于正六边形空气孔排列的新型光子晶体光纤结构。该光纤引入了空气填充率高的矩形空气孔以及采用高折射率材料填充环形传输区域,能够有效提高环形传输区域和包层间的折射率差,且正六边形排列空气孔有利于提高模间有效折射率差。经过结构优化得到最优光纤结构,有限元法的分析结果表明,最优结构下,该光纤在常用波段S+C+L+U波段上能够支持142种轨道角动量模式的传输,最高阶数达到36阶。且所提出光纤具有良好的传输特性,本征模式的最高限制性损耗为10^-9 dB/m量级,与典型轨道角动量传输光子晶体光纤相比至少降低了一个数量级;最大有效模场面积能够达到206.18μm²,最小非线性系数低至0.397 W^-1·km^-1;色散平坦且最小色散变化低至1.457 8 ps/(nm·km);所有本征模式纯度均在93.4%～96.8%范围内。且该光纤具有较好的制备可行性,对制造精度要求不高。因此,该光纤在基于轨道角动量光纤的复用系统中具有广阔的应用前景,为...     

高非线性高双折射光子晶体光纤特性的理论研究

基于全矢量有限元法,设计了一种新型零色散波长为1550 nm的高非线性双折射光子晶体光纤(PCF),并分析了PCF的有效折射率、有效模面积、双折射、非线性系数以及色散特性。数值结果表明,当光纤包层孔间距Λ为1.6 μm,大空气孔直径d1为1.4 μm,小空气孔直径d2为0.74 μm和0.76 μm时,光纤的零色散波长都在1550 nm处,该PCF的双折射为4.049×10-3,非线性系数可达28.4 km-1·W-1。这种高非线性高双折射PCF,在1550 nm通信波段具有非常广泛的应用前景。     

小芯径折射率引导型光子晶体光纤的制备和研究

介绍一种小芯径折射率引导型光子晶体光纤(PCF)的拉制方法.制备出的光纤纤芯周围第一层空气孔发生形变,呈柚子形,其芯径为1.7μm,孔间距A和空气孔直径d分别为3.4 μm和2.8μm.由于光纤结构的特殊性,采用有限元法在200～1600 nm波段对其基模有效折射率、色散系数、有效模场面积以及非线性系数进行了数值模拟计算.经过理论计算,这种光纤在所研究的波段具有极高的非线性系数且表现为反常色散,这些特性十分有利于超连续谱的产生.在测量了光纤的损耗、色散等基本特性后,选取损耗较小凡位于光纤反常色散区域,中心波长为800 nm的飞秒激光作为光源,将不同功率的超短激光脉冲耦合入光纤,对这种小芯径折射率引导型光子晶体光纤产生超连续谱的过程进行了测量和分析.     

混合型双零色散大模场面积多孔光纤特性研究

利用有限元数值分析方法研究了混合型PCF(光子晶体光纤)的色散、损耗、模场面积和非线性等特性。仿真结果表明:混合型PCF在0.6～2.0μm波长范围内的限制损耗降至10-6 dB/m量级,并且满足双零色散点的需求,同时这种混合型PCF的模场面积在长波长范围内达到了755μm2,非线性系数为1.039×10-4 m-1 W-1,适合用做高功率窄线宽光纤激光器的增益介质。     

近零平坦色散三包层光子晶体光纤的设计

为了使光子晶体光纤（PCF）在钛宝石飞秒激光器的工作波长0.80 m 和光通信窗口1.55 m 处获得宽的近零超平坦色散,使用了三包层六角空气孔环结构设计来代替普通的单包层结构。应用了改进的有效折射率法对该三包层PCF 进行了数值模拟。结果表明:三包层PCF 的色散随结构参数的微小变化而有较大的变化,因此通过对PCF 结构参数的合理调节,分别实现了在0.800.02 m 和1.550.15 m 波长范围内近零、平坦色散（色散范围0.5 ps/（kmnm）,色散斜率范围0.02 ps/（kmnm2）的结构设计。这对于光通信系统及研究飞秒激光在PCF 中的传输特性,拓展飞秒激光的研究和应用都具有重要意义。     

1.55 μm处具有宽带平坦色散的光子晶体光纤设计

从光子晶体光纤(PCF)的包层基模理论出发,采用全矢量有效折射率方法对在光纤通信窗口1.55 μm附近具有宽带平坦色散特性的PCF进行了数值模拟.将PCF的总色散分为材料色散和波导色散2部分进行计算,并利用波导色散的归一化性质即可设计在1.55 μm波段具有×102甚至数×102 nm带宽的宽带平坦正常、反常或零色散特性的PCF.     

低有效模场面积的高双折射PCF的优化设计

设计了一种高双折射低有效模场面积的光子晶体光纤(PCF)。利用有限元法依次研究了三层椭圆孔光子晶体光纤在纤芯中引入矩形排列的四个小椭圆孔,及其基础上再引入一个中心椭圆缺陷孔的五个小椭圆孔情况下的双折射和有效模场面积。研究表明:纤芯区域矩形排列的小椭圆孔主导了光子晶体光纤的双折射,中心椭圆缺陷空气孔中填充高折射率的材料可以获得更高的双折射和更低的有效模场面积,且波长1.55μm处光纤双折射达到了5.49×10-2,x与y偏振有效模场面积分别低至3.05μm2、2.42μm2。     

基于组合包层的微结构光纤的色散特性

为了获得微结构光纤的平坦色散特性,设计了一种圆形排列的微结构光纤,其包层由周期分布的空气孔构成,通过有限元数值分析法对该微结构光纤基模的色散特性进行了数值仿真,研究了色散和纤芯圆孔尺寸以及波长的关系。结果表明:内外空气孔间距和直径对微结构光纤的色散曲线都有影响,但内包层大孔间距和第一圈小空气孔的直径对色散曲线的走向起决定作用。在内圈空气孔直径为3.1μm,其他空气孔直径为1.0μm,内圈空气孔中心间距为5μm,其他空气孔中心间距为4μm时,光纤在1.3μm波长的色散为19.5ps/(nm·km),在1.6μm波长的色散为26.5ps/(nm·km),在1.3～1.6μm波长范围内,其色散值变化范围为7ps/(nm·km)。     

应用等效折射率模型研究光子晶体光纤

应用等效折射率模型研究了光子晶体光纤(PCF)的传播特性.介绍了光子晶体光纤的等效折射率模型.通过求解标量波动方程得到了光子晶体光纤包层基空间填充模的模式折射率,利用阶跃光纤的理论来研究光子晶体光纤的导模特性.应用此模型对不同结构光子晶体光纤包层区的等效折射率与波长的关系进行了讨论.包层区等效折射率与芯子的折射率差随波长的增加而增大,并由此阐述了光子晶体光纤的单模特性.数值分析得到光子晶体光纤的基模的模式折射率,并由此研究了光子晶体光纤的波导色散与结构参量的关系.分析表明,光子晶体光纤的波导色散随空气孔孔距的变化符合Maxwell方程的比例性质.空气孔的相对孔径对波导色散有重要的影响.这些分析表明光子晶体光纤具有可以灵活设计其色散特性的潜在应用前景.     

零模间色散三芯光子晶体光纤

为了研究纤芯掺杂低折射率材料后三芯光子晶体光纤中任意两超模之间的模间色散特性,采用全矢量有限元法进行了仿真,取得了模间色散系数、零模间色散波长随纤芯折射率和结构参量变化的数据。结果表明,通过调节纤芯折射率、纤芯直径、空气孔直径以及孔间距这4个结构参量,可以使任意两超模间的模间色散在两个常用波段1.31m和1.55m处为0。该结果对于消除基于模分复用的光纤不同模式间因为模间色散导致的脉冲失真和实现零模间色散的模分复用技术是有帮助的。     

New High Nonlinear and Dispersion Flattened Photonic Crystal Fiber

A new high nonlinear dispersion flattened photonic crystal fiber is proposed. This fiber has three-fold symmetry core. The doped region in the core and the big air-holes in the 1-st ring can make high nonlinearity in the PCF. And the small air-holes in the 1-st ring and the radial increasing diameters air-holes rings in cladding can be used to turn the dispersion properties of the PCF. We can achieve the optimized optical properties by carefully selecting the PCF's structure parameters. A PCF with flattened dispersion is obtained. The dispersion is within ±0.8 ps·nm-1·km-1 from 1.50 μm to 1.62 μm. The nonlinear coefficient is about 12.645 6 W-1·km-1, the fundamental mode area is about 10.257 9 μm2 and the birefringence is about 3.086 96×10-5 at 1.55 μm. This work may be useful for effective design and fabrication of dispersion flattened photonic crystal with high nonlinearities.     

Study of ultraflattened dispersion square-lattice photonic crystal fiber with low confinement loss

A new type ultraflattened dispersion square-lattice photonic crystal fiber with two different air-hole diameters in cladding region is proposed and the dispersion is investigated using a compact 2-D finite difference frequency domain method with the anisotropic perfectly matched layers (PML) absorbing boundary conditions. Through numerical simulation and opti- mizing the geometrical parameters, we find that the photonic crystal fibers proposed can realize ultraflattened dispersion of 0±0.06 ps/(km·nm) in wa...     

接近于零色散的色散平坦光子晶体光纤的数值模拟与分析

基于标量近似理论利用有效折射率方法对低空气填充率的光子晶体光纤 (PCF)的色散特性进行了数值模拟。发现通过调节光纤包层的空气穴节距或空气穴大小可以有效地调节光子晶体光纤的色散特性 ,可以实现光子晶体光纤零色散波长向短波方向 (小于石英材料的零色散波长 1 2 7μm)移动 ,甚至在光通信波段出现两个零色散波长 ;可以设计在光通信波段接近于零色散的色散平坦光子晶体光纤 ,其色散系数D的绝对值在 1 2～ 1 7μm波长范围小于 2 0 ps·km-1·nm-1,其色散斜率D′的绝对值小于 0 0 2 ps·km-1·nm-2 。     

新型六角芯光子晶体光纤的色散补偿特性研究

文章利用多极法对新型六角芯光子晶体光纤的色散特性进行了数值模拟与分析,研究发现,通过改变第一包层空气孔直径和空气孔间距,可以灵活地设计波长在1.55μm附近具有高色散值、大的负色散斜率和能在短波长内单模传输的色散补偿型光纤.数值模拟和分析表明,该光子晶体光纤在色散补偿型光纤方面具有广泛的应用前景.     

Proposal for sum-frequency generation based on modal phase-matching in photonic crystal fibers

In this paper, we report on a feasible phase matching between three low-order modes guided in an appropriately designed photonic crystal fiber (PCF). The phase matching condition for sum-frequency generation (SFG) can be realized over a large wavelength range by modifying the air holes size and the lattice pitch. This can be achieved in the proposed photonic crystal fiber because the sum-frequency wave propagating in a LP₀₂ mode leaks more into the low refractive index cladding than does the fundamental wave. By “feeling the cladding”, the LP₀₂ mode compensates for the increased refractive index of the silica at the sum-frequency wavelength. The numerical results show that the SFG in the proposed nonlinear PCF can be tunable, and the pump and sum-frequency waves are well-confined in the fiber core region.     

基于光子晶体光纤的宽带色散补偿光纤的设计

采用矢量光束传输法(VBPM)对小纤芯光子晶体光纤(PCF)的色散特性进行了数值分析,研究发现通过调节光子晶体光纤的结构参数可以灵活的对其色散补偿值进行调整,能够实现C L波段(1 530～1 565 nm)的宽带色散补偿功能,并且对标准单模光纤的色散斜率有很好的补偿.在∧=1.0μm,d/∧=0.7时,1 550 nm处的色散值可以达到-339.1 ps/(km×nm),相关色散斜率(RDS)可以达到0.003 2 nm-1,能够有效的对标准单模光纤进行色散斜率补偿.     

低折射率芯PCF基模损耗的数值模拟与分析

应用多极法理论计算了低折射率芯光子晶体光纤（PCF）基模的损耗并与未掺杂芯PCF进行了比较，发现可以从损耗的角度来理解低折射率芯PCF的截止特性：传输波长靠近短波长时，模式的损耗会突然变大，从而导致基模截止；而处于长波长时，这种光纤的传输特性和普通PCF相类似。通过改变纤芯折射率的大小和包层中空气孔的大小，可以对光纤的截止波长进行调节。