新型大模场光子晶体光纤传输系统及其传输特性分析

通过在多模光子晶体光纤的两端分别连接一根单模光子晶体光纤,对其选择合适的参数,形成一种可以实现低弯曲损耗、大模场单模传输的光纤传输系统。运用数值仿真,分析了该传输系统在模场面积、弯曲损耗、连接损耗等方面的特性。研究结果表明,多模光子晶体光纤与单模光子晶体光纤所组成的系统可实现有效的单模传输;工作波长为1064nm时,多模光子晶体光纤在直波导状态时的基模模场面积可达1593μm2;在弯曲半径低至10cm时,多模光子晶体光纤仍然可以保持低损耗传输。经过对多模光子晶体光纤结构参数的优化,其与单模光子晶体光纤的连接损耗降低至0.085dB。     

新型低弯曲损耗光子晶体光纤的研究

提出了一种新型掺锗芯低弯曲损耗光子晶体光纤。通过调整结构参数,实现了单模低弯曲损耗传输,与标准单模光纤有较好的适配性。仿真结果表明,波长1550nm处,弯曲半径为5mm时,基模损耗为0.014dB/km;弯曲半径为4mm时,基模损耗为0.42dB/km,能承受的弯曲半径小。显示了光子晶体光纤具有成为光纤到户"最后一公里"主要通信介质的性能优势。     

八边形空气孔环绕-双模大模场面积多芯光纤

为实现多芯光纤的严格双模传输和大模场面积, 将多芯光纤引入空气孔并排列成八 边形结构,利用COMSOL软件建立该光纤的电磁场模型,再采用有限元方法系统地分析相 对孔径大小、纤芯与包层折射率差和纤芯之间的间距等3个结构参数对光纤模式特性及有 效模场面积的影响,最后讨论了不同弯曲半径下光纤的弯曲损耗。根据分析结果并结合归一 化频率常数找到合适的结构参数,此时光纤的基模模场面积在平直状态下可达到1730 μm², 当弯曲半径大于0.45 m时,弯曲损耗小于10－3 dB/m,基模模场面积仍可达到1685 μm²。该 光纤保持少模传输并实现了大模场面积和低弯曲损耗,在大容量、高功率光纤传输系统中具 有广阔的应用前景。     

超低损耗孔助光纤弯曲性能优化设计

建立了弯曲光纤的二维轴对称有限元分析模型,对初始光纤弯曲性能进行了有限元分析,分别计算其弯曲损耗,有效模场面积和连接损耗;选取芯层到下陷层距离b,下陷层宽度c,下陷层深度t,空气孔孔径r为设计变量,以弯曲损耗和连接损耗最小为目标,利用正交试验和灰度关联分析相结合的方法对光纤弯曲性能进行了多因素多目标优化设计。研究结果表明:优化后光纤弯曲损耗从0.127 8 dB/m减小到1.749 810-4 dB/m;有效模场面积从94.741 m2减小到82.37 m2;连接损耗由0.174 3 dB减小到5.80510-4 dB。与标准单模光纤对比发现,新型光纤在弯曲半径为3 mm的情况下,有效模场面积从209.21 m2减小到82.3 m2,连接损耗从7.535 8 dB减小到5.80510-4 dB,大大地降低了光纤的连接损耗。新型光纤在小半径弯曲情况下,也能保证系统的传输质量。     

基于模式耦合的低弯曲损耗大模场带隙光纤研究

提出一种大模场带隙光纤,由排布在正方结构网 格中的高折射率介质柱形成导光机制。采用有 限元法分析了直光纤与弯曲光纤下的模式损耗与模场面积等特性。研究结果表明:这种光纤 具有较宽的带 隙,可同时支持基模和高阶模的传输,两种模式的泄漏损耗均低于1×10－3 dB/m。当光纤弯曲时,其包层会 产生具有强泄露损耗的包层模,并在一定的弯曲半径下与纤芯的高阶模发生强耦合。当弯曲 半径在15～20cm 之间时,基模弯曲损耗小于0.01dB/m,而高阶模损耗大于1dB/m, 因而光纤可以经弯曲实现大模场单模传 输。在1064nm波长处,其直光纤的基模模场面 积为1319.62μm², 而在弯曲状态下的模场仍可达到975.00μm²以上,因而可实现大 模场的低弯曲损耗传输。     

标准单模光纤宏弯曲损耗的理论研究

文章给出了多包层标准单模光纤的宏弯曲损耗模型,这一损耗模型不仅适用于多包层单模光纤的宏弯曲损耗的计算,也适用于单包层单模光纤的宏弯曲损耗的计算.文章还讨论了弯曲半径及工作波长与单模光纤弯曲损耗之间的关系,并把这种关系与传统的弯曲损耗模型进行了比较,比较结果表明,单模光纤包层对弯曲损耗有很大的影响.此外,文章还运用模式耦合理论详细解释了廊(Whispering-gallery,WG)模对损耗振荡的影响.     

单模光纤弯曲损耗的测量与分析

提供了弯曲半径从1．7mm到5．8mm，波长从1520nm到1565nm范围内单模光纤弯曲损耗的测试结果。观察到了弯曲损耗呈震荡变化、随着弯曲半径的增加损耗减小，振幅减小，随着波长的增加损耗增加、振幅增大的现象。并利用光纤的耦合模理论对单模光纤弯曲损耗震荡进行了解释。     

全固态大模场光子晶体光纤的研究

光纤激光器相较于传统激光器拥有巨大优势。为了研制具有更佳输出特性的光纤激光器,文章提出一种全固态掺镱正方晶格光子晶体光纤,利用全矢量有限元法对光纤结构和特性进行模拟。通过规划缺陷位置、优化掺入氧化硼的介质柱尺寸,使该光纤在1.06μm处基模模场面积达到4 405μm2,可满足单模传输条件并且具有低弯曲损耗特性,在弯曲半径!8cm时仍可以单模传输。该光纤可以在高功率光纤激光器中作为增益光纤使用。     

一种基于三芯光纤的模式复用器/解复用器的设计

提出了一种基于三芯光纤的模式复用器/解复用器,三个纤芯包括两个相同的单模纤芯和一个少模纤芯,在少模纤芯中写入长周期光纤光栅以实现单模纤芯中LP01模与少模纤芯中LP11模间的转换。同时从两个单模纤芯输入LP01模,能激发少模纤芯中两个简并的LP11,a模和LP11,b模。采用光束传播法分析了该模式复用器/解复用器的耦合特性及串扰。数值模拟结果显示,若以少模纤芯中LP11模输出能量大于-1dB的波长范围作为该模式复用器/解复用器的工作带宽,则能够达到23nm,并且少模纤芯中生成的其他模式的输出能量皆比LP11模的输出能量小-21dB以上。该模式复用器/解复用器能够实现对少模光纤的模式复用与解复用,并具有极低的串扰。     

浅析单模光纤的连接损耗

影响光通信中继距离的二要素为损耗、色散,色散在单模光纤通信中可不予考虑,因而损耗就成为长距离光纤通信一个决定性因素。降低连接损耗,就意味着中继距离的增加: 一、连接损耗分析 单模光纤连接损耗主要取决于接头的缺陷。对目前广泛采用的熔接技术而言,缺陷包括光纤轴线偏移和倾角以及光纤参数,例如模场直径(MFD)的不一致性。随     

Research and analysis of Brillouin distributed sensing system based on quasi-single-mode few-mode fiber

A distributed fiber sensor was fabricated by splicing two single-mode fibers(SMFs) using the few-mode fiber(FMF) technique. A Brillouin optical time domain analysis(BOTDA) system was developed to measure the sensor’s temperature and bending performance. Two-mode and four-mode step FMFs were combined to splice the few-mode segment. The results indicate that the temperature response coefficients of the few-mode segment are only slightly higher than those of the connected single-mode segment, measu...     

单模光纤的弯曲损耗分析

在修正弯曲单模光纤几何模型的基础上,采用一个简单的弯曲损耗公式,对单模光纤的弯曲损耗和弯曲半径及波长之间的关系进行了仿真和实验,观察到弯曲损耗随弯曲半径和波长的变化呈现振荡现象,且振荡现象是由光纤中的基模和在包层和涂覆层中传播的whispering gallery模之间的耦合引起的。并对关系曲线的特性进行了分析,得出了弯曲损耗曲线峰-谷值位置的计算式,具有一定的参考价值。理论分析和实验结果基本一致。     

单偏振单模微结构聚合物光纤的设计

设计了一种聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基的单偏振单模(SPSM)微结构聚合物光纤(MPOF)。采用全矢量平面波展开法并结合完美匹配边界条件,对其偏振特性进行了理论模拟。详细讨论了微结构光纤参数的变化对单偏振单模带宽和工作波长的影响,发现在0.57～0.71μm的可见光波长范围,由于基模两个正交偏振模的截止波长不同,这种微结构聚合物光纤只能传输基模中的一个偏振模。光束传播法计算表明,在波长0.65μm处具有7圈空气孔的单偏振单模微结构聚合物光纤的传导偏振模约束损耗仅为1.24dB/m,这种低损耗的单偏振单模微结构聚合物光纤可有效消除传统保偏光纤固有的偏振串扰和偏振模色散。     

大模场抗弯曲全固态光纤的结构设计

提出了一种具有对称结构的大模场面积和低弯曲损耗的新型结构光纤,运用全矢量有限元法结合完美匹配层边界条件分析了光纤特性。该光纤由纤芯中的梯形折射率环和包层中的多层下陷层组成,仿真结果显示该光纤具有低弯曲损耗大模场单模传输的特性。对比分析了梯形谐振环、矩形谐振环、三角形谐振环结构光纤的弯曲损耗以及电场模式分布,实验结果显示梯形折射率环更具优越性。多层下陷层结构将模场限制在纤芯中,下陷层的数量大于2时模场面积基本上保持不变。研究结果表明,在波长为1 550 nm、弯曲半径为20 cm时,基模(FM)弯曲损耗只有0.056 868 dB/m,而高阶模(HOMs)损耗为3.58 dB/m,有效模场面积可达2 313.67μm²。该光纤对弯曲方向不敏感,在高功率光纤激光器放大器等光通信器件领域具有广阔的发展前景。     

90° Light Beam Deflection Technology for Single-Mode Optical Interconnection Systems

In this letter, we demonstrate an extremely low loss (<0.06 dB) 1-mm bending radius 90deg light deflection by using a 12-single-mode-fiber ribbon for optical interconnection systems. This technology is easy to be adopted for optical surface mount assemblies that need light beam deflection between the vertical surface-emitting lasers or surface-receiving photodiodes and optical paths parallel to an electric circuit board. We have chosen single-mode fiber (SMF) for the 90deg-bent fiber expecting the single-mode transmission will be applied for high-performance optical interconnection systems because of its wide bandwidth and stability in transmission characteristics. In order to minimize the bending loss and accomplish a small bending radius, we have developed a new optical fiber having higher refractive index of the core (high delta n fiber) than that of conventional fiber and 80-mum-cladding 125-mum spacing 12-fiber ribbon for dense packaging and easy handling in narrow spaces. It is bent at a radius of 1 mm by heating process with a ceramic heater.     

少模光纤干涉仪性能的数值仿真研究

本文用数值仿真的方法研究了基于LP01模和LP02模干涉的少模光纤干涉仪的性能与光纤参数的关系.用有限差分法数值求解少模光纤干涉仪中单模光纤和少模光纤的导模.在少模光纤的LP03模截止且LP02导通的参数范围内,计算了调制深度和耦合效率与少模光纤参数的关系.计算结果表明,在采用SMF-28作为输入输出单模光纤的情况下,通过优化设计少模光纤的参数,可以使得调制深度大于98%,耦合效率接近于0.5.     

Dispersion-tailored few-mode fibers: a versatile platform for in-fiber photonic devices

In-fiber devices enable a vast array of critical photonic functions ranging from signal conditioning (amplification, dispersion control) to network management (add/drop multiplexers, optical monitoring). These devices have become mainstays of fiber-optic communication systems because they provide the advantages of low loss, polarization insensitivity, high reliability, and compatibility with the transmission line. The majority of fiber devices reported to date are obtained by doping, designing, or writing gratings in the core of a single-mode fiber (SMF). Thus, these devices use the fiber only as a platform for propagating light-the device effect itself is due to some extraneously introduced material or structure (dopants for amplification, gratings for phase matching, etc.) There exists another, relatively less explored degree of freedom afforded by fibers-the ability to copropagate more than one mode. Each mode may have a uniquely defined modal dispersion and propagation characteristic. In this paper, we will describe the variety of fiber devices enabled by few-mode fibers-fibers that typically support two to four modes with suitably tailored dispersive properties. We will show that the unique dispersive properties of various modes, in conjunction with the ability to couple between them with gratings, leads to devices that offer novel solutions for dispersion compensation, spectral shaping, and polarization control, to name a few.     

基于多谐振耦合的异质包层全固光子带隙光纤的研究进展

针对人们对特种光纤的不断增长需求,介绍了基于多谐振耦合机理的异质包层(HC)结构全固光子带隙光纤(AS-PBGF)的工作原理,以及该种结构光纤在实现大模场面积、单模运转和低弯曲损耗等特性的优势。从无源光纤和有源光纤角度分类,着重总结并分析了近些年国际上相关课题组对此种结构光纤的研究报道与进展。最后,展望了基于多谐振耦合机理的HC结构AS-PBGF的应用方向。