基于硫化物微结构光纤的超连续谱数值分析

研究了基于硫化物微结构光纤产生的超连续谱。设计了一种正常色散区色散平坦的硫化物芯/碲酸盐包层微结构光纤,该光纤能够获得超平坦的超连续谱。为了实现平坦的正常色散,对硫化物纤芯直径、空气孔大小和位置等光纤结构参数进行了优化,获得了波长范围在1.4~3μm之间、起伏小于4dB的超平坦超连续谱;同时还设计了一种硫化物芯/氟化物包层的微结构光纤,通过对光纤参数的优化,获得了波长从1.2~7μm的超宽超连续谱。     

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)。     

抽运波长对中红外超连续谱影响的数值模拟

采用数值模拟研究了飞秒脉冲在悬吊芯As_2S_3微结构光纤中传输时,抽运波长对中红外超连续谱产生的影响。通过分步傅里叶算法数值求解广义非线性薛定谔方程,对不同抽运波长的飞秒脉冲在悬吊芯As_2S_3微结构光纤中传输时的传输特性及演化过程进行分析。模拟结果表明,当抽运波长为2300nm时,处于光纤的反常色散区且近零色散波长,可获得宽带且平坦的中红外超连续谱,光谱范围覆盖1.2~7μm;当抽运波长为2500nm时,处于光纤的反常色散区且远离零色散波长,可获得超宽带中红外超连续谱,光谱范围覆盖1.2~7.5μm,但其平坦度略差。该结果对产生中红外超连续谱时选择合适的激光抽运波长,进而优化中红外超连续谱具有重要的参考价值。     

单模光纤设计和性能的进展

本文对近年来长波长单模光纤设计和性能的进展作了综合评述。常规单模光纤的零色散波长在1．3μm有匹配包层和压低包层两种折射率分布，设计和选择芯径d、折射率差△、归一化频率V、截止波长λε、建模直径dp等参数时，要使1．3μm的损耗、色散和抗弯能力等性能最佳化。于是考虑波导色散抵消材料色散，使零色散波长移至最低损耗波长1．55μm及其附近窗口。这类光纤称为色散移位和色散平坦单模光纤，其折射率分布有三角形、分隔纤芯和四包层等几种设计。将MCVD、OVD、VAD、PCVD四种工艺的设计和性能列表相互比较。最后总结光纤通信所用单模光纤的现状和前景。     

包层折射率凹陷分布的单模光纤的特性

业已研制出VAD凹陷包层的单模光纤。所制备的光纤在纤芯中掺锗,折射率差为△~ =0.2～0.3％;在包层中掺氟,负折射率差为△~-=0.1～0.4％。包层与芯径之比为5到9,1.3μm波长处传输损耗小于0.5 dB/km。已发现,凹陷包层光纤侧向压力引起的弯曲损耗增加值与匹配包层光纤弯曲损耗增加值相等,匹配包层光纤的折射率差等于凹陷包层光纤折射率差的总和(△=△~ △~-)。但是,凹陷包层光纤的色散与纤芯中具有同样含锗量的匹配包层光纤的色散极其相似,即具有相同的正折射率(△=△~ ),使得1.3μm波长处的色散比较低。此外本文还证实了,这种光纤的熔融接头损耗与匹配包层光纤的熔融接头损耗一样小,在整个成缆过程中传输损耗始终很低。     

掺Yb3+铝硅酸盐玻璃纤芯的光子晶体光纤

为了获得用于掺Yb3+脉冲光纤激光器的具有反常色散的光子晶体光纤,设计了一种掺Yb3+铝硅酸盐玻璃纤芯的结构,包层部分为普通的六边形结构,分布着直径相同的空气孔,其纤芯横截面为椭圆形,在包层和纤芯之间设计了4个小椭圆空气孔。研究了包层的空气孔直径d与空气孔中心间距Λ以及二者的比值d/Λ这些参量变化时,色散随波长变化的情况;同时研究了4个小孔对色散和双折射的影响。结果表明,这一结构的光子晶体光纤,当Λ=2.3μm、d/Λ=0.5时色散呈现反常色散,作为掺Yb3+脉冲光纤激光器的增益部分是可行的。该研究对掺Yb3+光子晶体光纤在脉冲光纤激光器方面的使用是有帮助的。     

英国BT研制出1.55μm波长用低损耗零色散单模光纤

因制作1.55μm高性能窄光谱带宽激光器存在困难,必须研制普通的多纵模激光器也能在该波长使用的单模光纤。英国电信研究所(BT)最近研制出在1.55μm传输窗口很低损耗,零色散的单模光纤。光纤色散有材料色散和波导色散。经研究,材料色散随波长增加而增加;波导色散则随波长增加有所下降,在二者互相低消的临界点即能获得零色散。BT研制人员们发现,通过增加GeO含量来提高纤芯与包层之间的折射率差,能改善光纤的材料色散;再把纤芯的半径减小到大约2.3μm,能获得较高的波导色散值。以这种方式制作的光纤证明,把零色散移到1.55μm波长没有什么问题。但难以     

矩形晶格微结构光纤偏振拍长稳定性的优化

针对纤芯两侧具有一对大圆孔的矩形晶格微结构光纤,分别在两个正交方向上进行压缩或伸展,利用多种非对称结构的双折射相互平衡与补偿,抑制双折射随波长的非线性变化。应用全矢量有限差分波束传播法数值模拟分析了横向伸缩形变对模式双折射和偏振拍长色散特性的影响。通过优化设计,找出了合适的伸缩因子,有效降低了偏振拍长的波长敏感性。在1.0~2.0μm波长范围内,偏振拍长值在90.7~95.3 mm之间变化,相对变化率约为5%。这种矩形晶格微结构光纤适于制作宽带1/4波片。     

一种宽带近零色散微结构光纤的设计与研究

提出了一种近零色散平坦微结构光纤(MF).运用有限元法(FEM),研究了空气孔直径和间隔对光纤色散特性的影响.通过控制空气孔间距和孔直径,可以实现宽波段内的低平色散传输和大的模场面积.当空气孔直径d=0.73 μm,空气孔间距A-=2.2 μm时,在1.22～1.80μm约600 nm的波长范围内,光纤的色散系数D的值...     

八边形空芯微结构光纤的制备和特性分析

基于反共振反射光波导中的抑制耦合理论,本文设计和制备出一种单空气包层大纤芯的八边形空芯微结构光纤,光纤直径为170 μm,纤芯直径为44 μm,纤芯壁厚为1.2 μm。实验测试结果表明该光纤对于波长为750 nm的光具有良好的导光特性。该空芯光纤结构简单,容易制备,并可设计成大纤芯适用于光泵碱金属蒸气激光、液体填充传感、高功率近红外光能量传输及气体激光器等领域,为探索简易新型空芯微结构光纤打下前期实验基础。     

双芯光纤解决了色散的烦恼

法 -印合作的一个研究小组宣布 ,他们已研制成一种在 1.55μm波长处色度色散达 - 180 0 ps/ (nm· km)的光纤 ,据说这是迄今报道的最大负色散值。这种新型的色散补偿光纤是由法国利摩日 IRCOM公司、尼斯L PMC公司以及印度新德里 IIT研究所的研究人员共同努力研制出来的。这种光纤负色散特性的奥秘在于传导光信号的两个同心纤芯 ,“中央的纤芯高度掺杂 ,而且很细 ,而外部纤芯比较粗 ,且轻度掺杂。”IRCOM研究小组的成员 Jean- L ouis Auguste解释说 :“光纤的两个纤芯越不对称 ,色散的负值越大。”Auguste说 ,只要几十 m的光纤就能…     

微结构芯光子晶体光纤色散特性的研究

在双包层近零色散平坦光子晶体光纤中引入微结构后,利用多极法对新的光子晶体光纤结构进行了数值模拟.其中在包层结构参数不变的前提下,研究了纤芯中微结构的结构参数变化对色散特性的影响.研究结果表明:通过优化纤芯结构参数,在不改变色散平坦度和色散平坦带宽的情况下,实现了色散曲线的整体下移,进而达到正常色散.     

掺GeO_2色散位移单模光纤接头损耗、大弯损耗、微弯损耗和瑞利损耗的分析

由于单包层色散位移单模光纤与实际折射率分布无关,在精确处于零色散波长λ_0时,用简单的表达式,即只取决于λ_0下拉普拉斯模斑尺寸值的表达式就能精确地得到标题所列的各种损耗成份。在λ_0=1.55μm时,可利用这些关系式来计算任意纤芯折射率分布的单包层色散位移光纤中的总损耗,并使之减到最小。     

光纤在1.5μm波段零色散波长的长距离大容量传输

石英系光纤在1.5μm波长附近传输损耗最低,在1.5μm波段波长色散为零,最适于长距离大容量传输。一般,波长色散在1.3μm波段为零,可是,如果改变光纤结构(折射率分布形状和芯径等),零色散波长会移到1.5μm波段。以前,光纤的传输损耗大。最近,通常的光纤损耗都能保持在0.2dB/km,光纤在1.5μm波段为零色散波长。一些国家开始进行长距离大容量系统实验。例如:英国普莱塞公司使用平均损耗为0.21dB/km     

光纤产生激光彩虹

新泽西州朗讯技术公司贝尔实验室研究人员通过向具有普通色散特性的微结构光纤发送低功率超短激光脉冲 ,已在石英光纤中产生波长范围为 40 0～ 1 4 0 0 nm的单横模连续波辐射。该光纤含有一个微观三角形空气孔列阵和形成折射率引导纤芯的空白中心孔。这个直径不到 2μm的引导纤芯只有极小有效面积 ,导致光纤内即便在皮焦耳 (1 0 -1 2 J)脉冲能量时也有 GW/ cm2 的峰值光强。另外 ,由于波导的很大贡献 ,该光纤结构在 760 nm处的群速色散为零 ,为自相位调制之类非线性光学效应提供丰富的基础 ,自相位调制和拉曼散射都是连续谱产生的原因。为…     

基于结构和填充的光子晶体光纤色散分析

为了获得色散平坦特性良好的光子晶体光纤,采用有限元法进行了理论分析和实验验证,取得了有效折射率、色散系数随波长的变化数据。当空气孔直径d=1.6μm、孔间距Λ=2μm时,在1.2μm~2.1μm波段内,色散平坦特性较好,且在1550nm波长处的色散系数值为108.20ps/（nm·km）,并在此结构基础上,研究了填充材料、不同填充方式对色散特性的影响。结果表明,采用"十"字形的填充方式获得的色散特性更好,当采取普通酒精为填充材料时,波长在1550nm处的色散系数值可以减小到20.39ps/（nm·km）,接近G.652标准单模光纤在1550nm处的色散系数值。这一结果对光通信领域的研究是有帮助的。     

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。     

微纳纤芯/包层结构大模场单模聚合物光纤设计

提出了一种微纳纤芯/包层结构大模场单模聚合物 光纤。建立了光纤结构模型,在非 弱导近似条件下,根据波导理论,分析了微纳光纤的单模和波导特性;讨论了微纳纤芯直径 、 芯/包层折射率差以及包层直径等结构参数对微纳纤芯/包层结构聚合物光纤的模场分布、有 效 模场直径等导波特性的影响。结果表明,在传输波长λ＝650nm、微纳纤芯直径Dcore＝172μm、包层 直径Dclad＝250μm和芯/ 包层折射率差δn=0.128时,可获得有效模场直径达126.56μm和芯内能流比为10.66% 的大模场单模聚合物光纤。     

双芯准晶格光子晶体光纤的色散特性

设计了一种折射率引导型双芯准晶格光子晶体光纤,并基于有限元法对其色散特性进行数值模拟和研究。该光纤内、外纤芯中光波的耦合效应,可在相位匹配波长附近产生相当高的负色散值。通过分析内包层孔径d1,外纤芯孔径d2,外包层孔径d3,孔间距Λ以及内包层空气孔层数的改变对光纤色散特性的影响,最终设计出一种在1550 nm低损耗窗口性能优越的色散补偿光纤,负色散峰值为-2250 ps/(nm.km),半峰全宽超过280 nm,色散-带宽乘积可达630 GHz-1.km-1。此种光纤适合在长距离高速光纤通信系统中为常规单模光纤提供色散补偿。     

一种三角形微结构光纤四波混频的研究

设计了一种三角形微结构光纤,利用全矢量有限元法对其模式特性进行了研究,发现此类光纤具有C3v对称性,共支持4类模式,基模为简并模式。对归一化空气孔直径d/Λ=0.986不变,空气孔直径d从10μm增大至16μm时和d=14μm不变,d/Λ分别为0.946,0.966,0.986时,光纤基模的色散特性和基模相位失配特性进行了研究。发现抽运光不变时,光纤结构参数的改变对斯托克斯波位置影响较大,但是反斯托克斯波长位置基本保持不变。利用中心波长为850 nm的飞秒激光抽运自制的双包层微结构光纤的外包层,进行了四波混频的实验研究,分别在1859 nm和551 nm处得到了斯托克斯和反斯托克斯信号,其中反斯托克斯波位置与理论计算结果仅相差3 nm,强度与剩余抽运波强度比值达到73。