基于光子晶体光纤的色散补偿和色散平坦技术

本文介绍了在各种结构参数下光子晶体光纤的色散特性，总结了实现光子晶体色散补偿光纤和光子晶体色散平坦光纤的各种设计方法。利用光子晶体光纤结构设计的灵活性，可以设计出具有各种色散曲线的光子晶体光纤，而这些光纤大略可以分成两类：空气孔直径大小一致的普通光子晶体光纤和空气孔直径大小变化的光子晶体光纤。从数值仿真的结果来看，如果选择适当的空气孔分布结构，空气孔直径大小变化的光子晶体光纤可以具有非常优异的色散补偿和色散平坦特性。这些数值仿真为实际的光子晶体的制作提供了参考。     

800 nm附近具有平坦色散的光子晶体光纤的计算与设计

采用矢量有效折射率方法设计了在800 nm附近具有平坦色散的光子晶体光纤.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,并利用波导色散的比例性质来改变总色散.波长800 nm是广泛使用的钛宝石飞秒激光器的工作波长,该光纤对于研究飞秒激光在光子晶体光纤中的传输特性具有重要意义.     

宽带色散平坦光子晶体光纤的优化设计与特性分析

设计了一种第一层为椭圆空气孔缺陷的宽带色散平坦光子晶体光纤,借助全矢量有限元法对这种结构的光子晶体光纤的色散特性、模场面积、双折射和限制损耗特性进行了数值模拟.结果表明改进的光子晶体光纤的色散曲线可以在很宽的波长范围内保持色散平坦并具有较低的色散值,其模场面积较未改进光子晶体光纤的模场面积要大,光纤的限制损耗变小且双折射也相当小.主要分析了这种光纤的结构参数的优化后,光纤的色散特性、有效模面积、双折射以及限制损耗特性的变化规律,最终设计了在1 200～1 800 nm波长范围内超平坦色散的光子晶体光纤.     

光子晶体光纤的特性分析

利用有效折射率方法的标量近似理论对光子晶体光纤的模场分布和色散特性进行了理论分析和数值模拟,发现通过改变光纤包层结构能够改变模场分布和色散特性,对设计零色散波长向短波方向移动的光子晶体光纤和实现高速度宽带色散补偿具有重要的意义.     

光子晶体光纤色散特性的多极法研究

应用多极法对折射率导模型光子晶体光纤的色散特性进行了数值模拟.与实验数据对比,验证了该计算方法的准确性.研究了结构参量孔径d、孔距Λ和包层空气孔层数Nr对光子晶体光纤色散特性的影响;分析表明,通过改变包层空气孔直径d或空气孔间距Λ,可使光子晶体光纤零色散波长移动;当包层空气孔层数Nr较小时,Nr不同的各光纤色散特性差别极大;当Nr足够大时,将不再影响光子晶体光纤的色散特性.本文的计算和分析可以为设计适当色散特性的光子晶体光纤提供理论依据.     

光子晶体光纤色散特性的研究

基于标量近似理论,使用有效折射率方法对光子晶体光纤的群速度色散特性进行了详尽研究.由于光子晶体光纤是由单一材料制成,光纤的总色散便由波导色散决定,将群速度色散分为材料色散和波导色散,在分析光纤结构参数与波导色散关系的同时还讨论了剖面色散对总色散的影响.研究表明:调节光子晶体光纤包层空气柱的节距及其有效芯径,可以实现在很宽的波长范围内的单模传输,可以设计零色散光子晶体光纤和在较宽的波长段接近零色散的色散平坦光纤,以及具有较大正常色散的色散补偿光纤,尤其在零色散光纤设计时必须考虑剖面色散的影响.     

光子晶体光纤在光通信中的色散补偿应用

通过合理设计可使光子晶体光纤具有较大的负色散,利用这一特性可以制作新型光纤器件,用于现代光纤通信系统的色散补偿,这可大大缩短色散补偿光纤的长度。阐述光子晶体光纤在现代宽带光通信系统的色散补偿技术中的应用潜力,并说明如何设计光子晶体光纤的几何结构来补偿目前商用光通信系统中传输光纤的色散。     

光子晶体光纤的色散特性研究

对包层空气孔大小及填充率对光子晶体光纤的色散特性影响进行了研究,研究结果表明通过调节光子晶体光纤包层孔间距或是空气孔半径可以灵活地改变光子晶体光纤的色散特性,由此可以设计在波长1550 nm附近具有相对平坦的色散特性曲线,用有限元法模拟了光在光子晶体光纤中传输的场分布,在长距离大容量光通信系统中获得很好的应用。     

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.     

方形空芯光子晶体光纤的特性分析

利用全矢量有限元法,分析了方形空芯光子晶体光纤的色散特性、纤芯内的能量分布和有效模面积.结果表明,方形空芯光子晶体光纤在1.67～1.81 μm范围内具有较平坦的色散特性,较高的能量分布和较大的有效模面积,为进一步设计具有平坦色散和大模场面积的方形空芯光子晶体光纤提供了理论依据和参考.     

光子晶体光纤的色散特性

本文用有效折射率模型 ,分析了光子晶体光纤的色散特性 ,定量给出了光子晶体光纤双折射特性与光纤参数之间的关系 ,指出了光子晶体光纤具有多个零色散波长 ,对相关现象作出了合理的解释。     

环形结构塑料光子晶体光纤色散特性分析

利用有限差分光束传播法模拟了光波在环形结构塑料光子晶体光纤内的传输情况,讨论了基模有效折射率与光纤结构的关系,并分析了色散特性随孔间距、孔大小变化的一般规律,发现塑料光子晶体光纤的总色散主要来自材料色散,尤其在短波长范围内材料色散更是居于主导地位,但随波长的增大波导色散逐渐增大,可以设计零色散波长位于可见光波段的塑料光子晶体光纤,此光纤也能很好地应用到非线性领域.     

光子晶体光纤的矢量有效折射率分析方法

由于具有复杂的折射率分布，光子晶体光纤一般需要采用数值方法进行研究。有效折射率方法最早用来研究光子晶体光纤的模式特征及其色散特性，但是一般采用标量近似的方法。建立了研究光子晶体光纤的矢量有效折射率方法，并用于计算光子晶体光纤的色散常数。类比于阶跃型折射率光纤，只需将电磁场所满足的相应的贝塞尔函数代入阶跃型折射率光纤所满足的矢量特征方程即可求解光子晶体光纤包层的有效折射率。采用矢量有效折射率方法的计算结果与基于有限元方法求解的数值结果和测量结果吻合得更好。     

平坦色散低限制损耗光子晶体光纤的设计

为了得到一种新的具有低限制损耗和平坦色散的光子晶体光纤,设计了具有6层空气孔的正八边形结构,将包层分布为3种不同空气孔直径d1,d2,d3,采用多极法数值模拟了这些结构参量对其色散特性和限制损耗的影响.得列在1.3μm～1.72μm波长范围内,光纤的色散系数介于-0.1ps/(km·nm)～0.58ps/(km·nm)...     

Amplification properties of Er/sup 3+/-doped photonic crystal fibers

The amplification properties of different photonic crystal fibers have been studied by means of a full vector finite-element modal formulation combined with a population and propagation rate equation solver. A honeycomb as well as a cobweb photonic crystal fiber have been considered. The consequences of the defect dimension and the dopant radius on the field intensity distribution as well as the overlap integrals have been analyzed. Results demonstrate that a proper photonic crystal fiber design can be usefully exploited in order to obtain active fibers with superior characteristics compared to standard step index ones. In particular, photonic crystal fibers open up the possibility of a gain medium with highly flexible geometric, dispersion, and amplifying characteristics.     

Complete Analysis of the Characteristics of Propagation into Photonic Crystal Fibers,by the Finite Element Method

Using the finite element method, we propose an accurate vector analysis of the lowest electromagnetic modes of photonic crystal fibers. The likeness of their propagation characteristics to those of step index fibers is emphasized. Within the determined limits of a domain of validity, an equivalent step index fiber is defined. In addition, the single-mode broadband behavior of photonic crystal fibers is analyzed. The chromatic dispersion at any wavelength is reliably predicted from the geometric parameters of these fibers. With suitable geometrical parameters, the zero dispersion wavelength can be shifted, for example, toward values close to 1 μm.     

用于产生超连续谱的硫系光子晶体光纤的色散特性

光子晶体光纤具备的无截止单模、模场面积可调和色散可控的特性,使其在超连续谱的产生中具有独特的优势。超连续谱的产生条件之一,是所使用的光纤须具有高的非线性,而硫系玻璃非线性系数极高,因此利用硫系玻璃光子晶体光纤产生超连续谱的研究备受关注。采用熔融-淬冷法制备Ge23Sb12S65硫系玻璃,并以此为基质设计了用于超连续谱产生的高非线性光子晶体光纤。采用多极法分析光纤孔间距、孔径比d/等对光纤的色散零点位移、色散平坦调控、损耗及模场面积的影响,最终得到当=2m,d/=0.43时,可获得2~4m平坦色散的高非线性光子晶体光纤结构。     

反常色散区抽运光子晶体光纤产生的超连续谱

为了研究反常色散区抽运光子晶体光纤产生的超连续谱,采用分步傅里叶方法数值模拟了飞秒激光脉冲在光子晶体光纤反常色散区中的非线性传输和超连续谱产生.结果表明,初始激光脉冲的峰值功率和脉冲初始啁啾对光子晶体光纤反常色散区产生超连续谱形状和带宽是有影响的.这些结论给光子晶体光纤中产生超连续谱提供了参考.     

正方形栅格全固态光子晶体光纤色散的研究

为了研究正方形栅格全固态光子晶体光纤色散特性,基于全矢量有限元法,对其色散特性进行了数值模拟.通过改变正方形栅格全固态光子晶体光纤的结构参量,分析比较了它们的色散特点,并通过改进结构得出一种零散波长在1.55μm的四方栅格全固态光子带隙光纤.结果表明,四方栅格全固态光子带隙光纤色散具有3个零色散点,其零色散波长随高折射率棒直径d的增大而向长波方向移动,其色散平坦程度随棒间距Λ的减少而变得更加平坦.这为全固态光子晶体光纤的设计和制作提供了理论依据.