光子晶体光纤陀螺技术

介绍了光纤陀螺在实际应用过程中的环境适应性问题,并从光子晶体光纤的结构特点出发,总结了光子晶体光纤的独特应用优势,指出将光子晶体光纤应用于光纤陀螺中可很好地解决温度、磁和辐射敏感等问题.通过实验研究,验证了实心保偏光子晶体光纤的损耗、模式特性,以及温度、磁场和核辐射对此种光纤的影响.同时,研究开发了它与传统保偏光纤的熔接对轴技术,熔接点损耗和偏振串音达到0.7dB和-25dB.在此基础上,研制出光子晶体光纤陀螺样机,陀螺零漂达到0.09(°)/h.研究和对比表明:在光纤陀螺中用光子晶体光纤代替传统的光纤,在减小温度、辐射、磁场的影响和进一步提高光纤陀螺性能方面具备很大的潜力.     

光子晶体太赫兹波导的损耗特性

提出了一种新型光子晶体太赫兹(THz)波导,该波导包层为硅介质中含有按三角形格子周期排列的空气孔,纤芯为有机材料聚乙烯(PE).应用平面波法(PWM)分析了这种光子晶体太赫兹波导的带隙结构,研究了空气填充率变化对光子带隙(PBG)结构的影响;然后应用频域有限差分法(FDFD)对不同参数太赫兹波导的损耗进行了计算.结果表明,这是一种适合太赫兹波传输的带隙效应波导,选择较高填充率,较大孔间距,较多周期结构层数可以得到较低的泄漏损耗,选取合适的参数损耗最低值可以达到1.5 dB/km.     

低损耗光子晶体光纤的研究进展

损耗是传统光纤和光子晶体光纤得以实用化的重要参量之一,降低损耗是光子晶体光纤制备的首要问题.折射率引导型光子晶体光纤的损耗由1999年的240 dB/km降至0.28 dB/km(1550 nm波长处),光子带隙型光子晶体光纤的损耗也降低到1.2 dB/km(1620 nm波长处).在对比传统石英光纤损耗来源基础上,阐述了光子晶体光纤的损耗机理,并说明了损耗降低的主要途径.     

全光纤型空芯光子晶体光纤高压气体腔

通过气体填充和泄漏实验,结合微管管流理论,研究了空芯光子晶体光纤(HC-PCF)高压气体填充和泄漏特性。结果表明,空芯光子晶体光纤的气体填充过程缓慢,减小出口密封腔体积可有效缩短充气时间。当将空芯光子晶体光纤一端与单模光纤(SMF)熔接后再进行氮气填充,对于3.03×106Pa填充气压,在4 h内,9 m长的空芯光子晶体光纤内部气压将达到平衡。实验测量了该9 m长,3.03×106Pa的充氮空芯光子晶体光纤单端泄漏速度随时间的演变特性,给出了一种制作全光纤型空芯光子晶体光纤高压气体腔的方案,并指出测量的单端气体泄漏速度随时间变化关系可用来评估最终腔压。在此基础上,制作了空芯光子晶体光纤高压气体腔,腔压为1.73×106Pa,光损耗为9.3 dB。     

选择性空气孔塌缩技术实现七芯光子晶体光纤低损耗熔接

多芯光子晶体光纤(MCPCF)是实现高功率超连续谱输出的一个重要研究方向,而如何解决多芯光子晶体光纤的低损耗熔接问题是实现全光纤化的关键。介绍了一种通过选择性空气孔塌缩技术实现七芯光子晶体光纤低损耗熔接的方法。数值模拟了处理前后七芯光子晶体光纤的模场特性以及对熔接损耗的影响。实验上对七芯光子晶体光纤进行了选择性空气孔塌缩处理,实现了和纤芯直径为15μm的双包层光纤的低损耗熔接,损耗值为0.22dB。     

高非线性光子晶体光纤与单模光纤低损耗熔接实验

在理论分析基础上,采用常规电弧放电熔接技术,在1550 nm波段对高非线性光子晶体光纤(PCF)与单模光纤(SMF)的熔接损耗机制进行了实验研究,指出模场失配是造成两者直接熔接损耗的主要因素;而熔接过程中因放电电流过大或放电时间过长所导致的光子晶体光纤的包层气孔形变以致塌陷,会引起超过10 dB的附加损耗。采用过渡光纤有效地缓解了两种光纤模场的失配;通过优化放电参数,有效地避免了光子晶体光纤包层气孔的塌陷,实现了高非线性光子晶体光纤和单模光纤的低损耗(<1 dB)熔接。     

结构偏差对保偏光子晶体光纤色散特性的影响

光子晶体光纤(PCF)具有很多特殊性质,这些性质强烈依赖其具体结构.由于光子晶体光纤制作过程复杂,容易造成各种变形,包括包层气孔的位置偏移或变形等,从而明显影响该光子晶体光纤的性能.选用商品保偏单模光子晶体光纤作为研究对象,改变了环绕中心石英芯的两个大空气孔之一的形状和尺寸.固定气孔尺寸和形状,改变其位置;再固定其位置,改变一个大气孔的直径;最后同时改变二者,分析其交叉影响.仿真结果显示当一个气孔变形或偏移后,光子晶体光纤的等效折射率、零色散波长、偏振拍长、导模模场形状等参数均发生变化,说明结构偏差对保偏光子晶体光纤性质有明显影响.     

光子晶体光纤与普通光纤的耦合熔接

为了实现光子晶体光纤与普通光纤低损耗熔接,采用优化熔接机参量和逐渐塌缩光子晶体光纤空气孔的方法,对光子晶体光纤和普通光纤熔接损耗的主要来源及普通熔接机参量的选择进行了详细的理论分析,并对光子晶体光纤和普通光纤模场直径相匹配和不匹配两种情况分别进行了熔接实验研究,取得了小于0.2dB和0.3dB的熔接损耗.结果表明,通过...     

光子晶体光纤参量放大的理论模拟

光子晶体光纤具有高非线性系数和非常灵活的色散特性，通过调节光子晶体光纤的结构参量，可在具有高非线性系数的同时对光子晶体光纤的零色散波长(λ0)进行调节。利用光子晶体光纤的这些特性可实现在所需波长上的高效率的参量放大。本文采用厄密-高斯函数展开的方法，计算了六角形光子晶体光纤(HF)的零色散波长，发现当气孔间距在1．1μm和2．6μm之间时，光子晶体光纤的零色散波长在1．55μm附近，并给出了零色散波长时气孔间距和气孔大小的关系曲线。对光子晶体光纤中的参量放大(OPA)进行了理论模拟，计算表明在20m光子晶体光纤中，当峰值功率为10W时，参量放大的增益可达60dB，或可获得300nm增益带宽。     

菲涅耳光纤引导光深入中央气孔

悉尼大学的研究人员开发了一种有孔光纤,可以沿着中央气通道传导光,不过这种方法并不等同于光子晶体(PC)光纤理论。PC光纤可用于产生布喇格反射的孔周期列阵,从而将光限制在中央充气通道或实心通道,悉尼大学设计的光纤有沿有效菲涅耳区域分布的气孔,比如在直径为125μm的光纤处。来自气孔表面的光散射干涉,在光纤的中心形成了一个强度峰值的分布。这种光纤的生产没有PC光纤那么严格。被分开为8μm～12μm的气孔置于菲涅耳区域,用于产生30μm直径的场模。做为试验用的菲涅耳光纤的孔大小随着所选用样品的不同而不同。     

Scan blindness free phased array design using PBG materials

Scan blindness occurs for phased arrays when propagation constants of Floquet modes (space harmonics) coincide with those of surface waves supported by the array structure. In this paper, we studied the possibility of using photonic band-gap (PBG) substrate to eliminate scan blindness. A specially designed printed PBG substrate can suppress surface wave propagation inside its bandgap range, therefore it can be used to eliminate scan blindness. In this paper, we presented a method of moments (MoM) analysis of the scan properties of dipole arrays on PBG substrates with ominidirectional bandgap(s). We found that scan blindness is completely eliminated. The elimination of scan blindness makes PBG materials very attractive in phased array design.     

Large negative dispersion in square solid-core photonic bandgap fibers

In this paper, a Ge-doping square solid-core photonic bandgap (PBG) fiber is proposed and the effective index of defect mode is investigated. Simulations show that, at the starting wavelength of the defect mode, n/sub effd/ (the effective index of defect mode) changes rapidly due to the PBG effect, which induces large negative dispersion in fiber. This mechanism is different from the mode coupling case in dual-core concentric fibers, and the dispersion characteristic is more robust to structural deviations.     

光子带隙型光子晶体光纤的研究

实验证明,空心的空气-石英光子晶体光纤的纤芯可以局域光,并在理论的基础上,得到光子带隙存在的条件,特定的波带受到限制并沿光纤传导;与每一个波带相对应的光子晶体包层中出现一个完全的二维光子带隙,随着空气填充率的增加,光子带隙的相对大小也会随之变大,而且当减小空气孔尺寸时,光子带隙将被抑制。采用透射谱法在红外波段对带隙型光子晶体光纤进行测量,通过比较光纤的透过谱与光源的光谱,确定是否存在光子带隙。     

光子带隙加窗技术在功率放大器中的应用

利用光子带隙的带阻特性,抑制功率放大器的二次谐波分量,可提高功率放大器的输出性能的特点,制作了加窗光子带隙电路并进行了测量.结果与传统光子带隙结构相比,有效改善了在通带内射频传输特性的平坦度.     

平面带隙结构在微波和毫米波集成电路中的应用

介绍了平面带隙结构在微波集成电路应用方面的最新进展。光子带隙(PBG)结构是具有带阻特性的周期结构,最初应用于光学领域,后来扩展到其他领域。目前从可见光到红外都有研究,在微波和毫米波频段也有应用。PBG结构可以采用金属、介质、铁磁或铁电物质植入衬底材料,或者直接由各种材料周期性排列而成。目前国内外所提出的光子带隙结构多种多样,一维和二维的平面带隙结构由于易于实现且便于集成,因而在微波毫米波集成电路中得到了广泛的应用。     

Photonic Band Gap in Two-Dimensional Anisotropic Photonic Crystal with Rectangular Bars

Photonic band gap (PBG) in two-dimensional (2D) anisotropic photonic crystal (PC) constructed of rectangular bars has been numerically studied by using Transfer Matrix Method (TMM). The results show that the PBG is bounded by the lower band edge of TE wave and the upper band edge of TM wave. Its width simply increases with increasing of shape parameter α. It reaches a maximum value as the structure degenerates into its 1D counterpart, due to the complete overlapping of gaps in TE and TM waves. The anisotropy in PC structure results in the transmission anisotropic property. One can design the PBG structures in different incident directions to match their application demand.     

空心布拉格光纤及其在传感应用中的研究进展

基于一维光子带隙(PBG)效应导波机制的空心布拉格光纤(HC-BFs)具有灵活方便的带隙调控能力和优良的宽带低损耗传输特性,作为一类独特的光子带隙型空心光纤,在光波传输、色散管理与控制、光纤型器件和传感检测等领域表现出巨大的应用潜力.从光纤波导结构设计与导波模式传输特性、包层材料构成与光纤制备工艺,以及基于气态或液态被测物质填充中空纤芯的痕量气体检测和生化传感中的应用等方面对HC-BF研究的发展历程和新进展进行了综合评述.     

光子晶体结构贴片天线研究

采用时域有限差分法(FDTD)研究光子晶体带隙结构(PBG)对贴片天线性能的影响,设计了一种基于光子晶体结构的贴片天线,通过仿真,与普通贴片天线进行了对比.结果表明,通过添加光子晶体结构能提高天线增益.     

Properties of the slab modes in photonic crystal optical waveguides

We show that by placing a slab of semiconductor material between two photonic bandgap (PBG) mirrors, waveguide modes at frequencies out of the PBG can be obtained. These modes are similar to the modes of a conventional dielectric slab waveguide. Using these modes, we can obtain very good coupling between a PBG waveguide and a dielectric slab waveguide with similar slab properties. We discuss the properties of these slab modes and outline the guideline for the optimization of the PBG waveguides based on these properties     

一种新颖的PBG宽阻带低通滤波器

 本文首次提出综合PBG结构和微带线结构两因素,来设计滤波器的概念.与普通PBG结构滤波器不同的是,本文采用具有T形和十字形短截线的微带线代替直线微带线,在接地板上只需刻蚀一列PBG结构即可构成宽阻带低通滤波器.文中以T形短截线PBG结构的低通滤波器为例,运用时域有限差分法(FDTD),分析了在不同短截线长度和PBG结构方孔边长的情况下,该滤波器的传输特性.文中还给出了该滤波器和Rumsey方法与Kim方法设计的级联、并联两种PBG结构低通滤波器的传输特性的模拟结果及其对比分析.最后,文中给出了模拟结果和测试结果,来验证所设计的低通滤波器的有效性.