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。     

高双折射双芯光子晶体光纤特性

提出一种新型的高双折射双芯光子晶体光纤(PCF)模型,通过将最内层8个空气孔替换为4个椭圆空气孔来增大光纤的结构不对称性;通过改变两纤芯间的空气孔大小、椭圆空气孔的椭圆度以及孔间距来分析光子晶体光纤的双折射度、耦合长度以及色散特性。结果表明,双芯光子晶体光纤的模式双折射度达到10-2量级,耦合长度达0.1367 mm,在1.0~1.6 μm波长范围内具有超平坦色散特性。     

高双折射光子晶体光纤设计及分析

为进一步提高光纤传输特性,设计了两种具有高双折射的新型光子晶体光纤, 构建了光纤的模型。通过有限元法对光纤模型进行数值计算并研究了光纤结构参数对基模色 散、双折射、限制性损耗、非线性系数等传输特性的影响。研究表明,在波长为1550 nm处, 本文所设计的两种光纤分别可获得高达3.676×10－2和4.477×10－2的双折射,两种光 纤的限制 性损耗都保持在10－8 dB/m数量级及以下,且都具有较低的非 线性系数。因此,光纤传输性 能的优化使得其更有利于光信号的长距离稳定传输,可应用于高速光通信、光纤传感、色散 补偿等领域。     

一种新型高双折射光子晶体光纤的特性研究

设计了一种新型结构的光子晶体光纤,建立了对应的数学模型并采用全矢量有限元法对该结构的模场强度、有效折射率、双折射、色散特性和限制损耗进行了分析。研究表明,该光纤在1 550nm处可以获得高达7.66×10-3的双折射和低至12ps/(nm·km)的色散值,同时在800～1 600nm波长范围内,始终保持1.498×10-6 dB/m以下的极低限制损耗,可用于制造极低色散值的保偏光纤。     

高双折射高非线性低损耗八边形光子晶体光纤特性

为了同时实现高双折射高非线性并得到低损耗,设计一种在光纤纤芯附近引入椭圆形空气孔和圆形空气孔组成的新型优化的八边形光子晶体光纤。采用全矢量有限元法结合各向异性完美匹配层,对该光纤的有效面积、非线性、双折射和损耗特性进行了模拟分析。数值模拟结果表明,通过选择适当的结构参数,在波长1.55 m处,该光纤具有高双折射高达B=1.6810-2,比普通光纤高两个数量级,高非线性系数为=60 W-1km-1和低损为0.6 dB/km。这种具有高双折射高非线性系数的光纤可用于光通信、偏振敏感的各种设备和产生超连续普等领域。     

高双折射光子晶体光纤研究进展

首先对高双折射光纤的基本原理和概念作了介绍,并简要讨论了用于分析高双折射光子晶体光纤的常用数值方法及其特点。在此基础上,提出可将高双折射光子晶体光纤归纳为四种基本类型,并对每一种类型的原理、特点和典型结构作了介绍和分析。还简要介绍了高双折射光子晶体光纤的典型应用,最后对高双折射光子晶体光纤的发展方向和前景进行了展望。     

光子晶体光纤的高模式双折射

随着干涉技术在雷达通信等领域的广泛应用.对光纤的偏振特性要求越来越高.阐述了高模式双折射的光子晶体光纤(PCF)的独特特性,讨论了其偏振特性受温度变化的影响,并与传统保偏光纤做了比较,介了高双折射光子晶体光纤的结构设计及发展现状,并展望了其应用前景.     

一种高双折射低损耗椭圆双芯光子晶体光纤的特性分析

为了获得高双折射低损耗的光子晶体光纤,设计了一种椭圆双芯,包层为三角晶格排列的光子晶体光纤。运用全矢量有限元法研究了光纤的空气孔间距与双折射值、非线性特性、模场面积、限制损耗及色散的关系。研究结果表明:在波长为1.55μm处,光纤基模的双折射值达0.04343;X、Y偏振方向的非线性系数分别为48.832 W^-1·km^-1和46.286 W^-1·km^-1,同时,X方向的限制损耗低至8.242×10^-9d B/km;在0.85～1.8μm波长范围内,色散都为正常负色散。     

一种近红外波段的高双折射高非线性光子晶体光纤

提出了一种具有中心缺陷孔的新型非对称椭圆光子晶体光纤,采用全矢量有限元法研究了其双折射、色散和非线性等特性。通过改变第一层椭圆孔的角度,加强了结构的双折射性能,同时还能改善结构的色散表现。分析计算结果得出,设计合适的结构参数可在波长1.55μm处获得3.05×10~(-2)的高双折射,同时在X和Y偏振方向获得较高非线性系数。此外,在保持高双折射的同时,此PCF也可获得1 000~1 550 nm近550 nm的负色散平坦区。该新型近红外波段的高双折射高非线性负平坦色散的光子晶体光纤在偏振控制、非线性光学及光纤通信等领域具有广泛的应用前景。     

高对称性模场分布的高双折射光子晶体光纤

设计了一种具有高对称性模场分布的高双折射光子晶体光纤(PCF)结构,由尺寸相同的椭圆空气孔菱形排列组成。利用全矢量有限元法对该种结构光子晶体光纤的基模场分布、有效模场面积、双折射和色散进行数值分析,所得结果与相同结构参数的圆形空气孔光子晶体光纤进行比较。这两种光纤的模场均具有高对称性,近似圆形,并且易于与光器件中其他光纤耦合。椭圆空气孔光子晶体光纤的双折射可达10-3。     

高双折射光子晶体光纤的偏振特性研究

基于超格子构造法，采用全矢量模型研究具有中心缺陷孔的椭圆孔光子晶体光纤(EHPCF)的偏振特性。研究表明，与相同结构参量的椭圆孔光子晶体光纤相比，具有中心缺陷孔的椭圆孔光子晶体光纤具有更大的模式双折射和走离参数。双折射、走离参数与频率的依赖关系与普通保偏光纤存在很大差别。走离参数在低频区出现零走离点，这为在该光纤中既保持高双折射又实现零走离单模运转提供了可能。适量增加中心缺陷孔，包层椭圆孔的椭圆率及面积可以获得高的双折射和大的走离参数。     

椭圆孔光子晶体光纤的偏振特性

摘要采用正交函数算法，提出了一种新型椭圆孔光子晶体光纤的本地正交函数模型。采用两种周期性结构的叠加构造超格子，用以表征光子晶体光纤(PCF)的横向折射率分布，同时将横向电场展开为Hermite-Gaussian函数。从电磁场的波动方程出发得到关于传播常数的本征方程。进而得到光子晶体光纤的传播常数、模场分布、偏振特性等传输特性。应用此模型讨论了椭圆孔光子晶体光纤基模两个偏振模式的双折射和群速度走离特性。研究表明，椭圆孔光子晶体光纤具有较大的模式双折射和群速度走离，双折射、群速度走离与频率的依赖关系和普通保偏光纤不同。另外椭圆孔光子晶体光纤还可实现在单模区同时保持高双折射和零群速度走离，可用于研究光纤的非线性。     

新型六角点阵光子晶体光纤的高双折射低损耗特性

设计了一种新型六角点阵光子晶体光纤,该光纤在波长1 350～1 800nm范围内呈现高双折射低损耗大负色散。采用全矢量有限元法结合各向异性完美匹配层边界条件,对其双折射、约束损耗、色散、非线性和模场等特性进行了数值模拟。研究表明,新设计的光纤对模场有很强的约束能力,在波长1 550nm处双折射高达2.08×10-2,模约束损耗接近10-1 dB·km-1,负色散值高达-910ps·km-1·nm-1,模场面积高达2.67μm2,非线性系数仅有0.043m-1·W-1。该光纤将在光纤激光器、光纤放大器、光滤波器和光纤传感系统方面有重要的应用。     

高双折射光子晶体光纤及其特性研究

提出了一种复合结构的光子晶体光纤,采用多极法对其双折射、限制损耗、基模模场以及色散特性进行了数值模拟.研究表明,该光纤在1 550 nm处可获得1.56×10-2的双折射,限制损耗为7.31×10-3 dB/km,负色散达-320 ps/(nm·km),且损耗在1 300～1 600 nm范围内基本稳定.     

一种新结构的高双折射光子晶体光纤

设计了一种新型的高双折射光子晶体光纤(PCF)。在光纤包层中引入2种不同尺寸的空气孔,使光纤只具有二重对称性,呈现出较高的双折射,在短波长区,双折射值比普通的保偏光纤的要高得多。当2种孔径比大于1时,相当于在光纤中引入了W型有效折射率曲线分布,因此在长波长区基模会截止。采用改进的超格子全矢量模型与平面波法相结合对光纤的光特性进行了分析,结果表明,在波长1 310 nm处,其模式双折射为1.8×10-3;在1.4μm~1.6μm的波长范围内,只有基模的1个偏振态可在光纤中传输。该新型PCF能够实现单偏振单模运转,可以从根本上消除偏振串扰和偏振模色散。     

折射率导模高双折射光子晶体光纤的偏振特性

本文应用全矢量模型,研究一种折射率导模高双折射光子晶体光纤的特性.重点研究了该种光纤的偏振特性,包括基模场的线偏振特性,模式的双折射及偏振模色散.研究表明,由于在包层中采用两种不同尺寸的空气孔,基模中两个正交偏振模简并被打破,呈现出较高的模式双折射,模式双折射比普通的保偏光纤高至少一个量级,在波长1540nm,其拍长可达0.4067mm.改变光子晶体光纤的结构参数,将获得更高的双折射和更大的群时延差.分析结果与实验测量结果相吻合.     

一种高双折射低损耗大负色散光子晶体光纤的设计

设计了一种新型光子晶体光纤结构,该光纤包层包含六个由不同形状空气孔组成的轴对称的三角晶格,并在中间沿x轴引入一排大小不同的椭圆空气孔,实现了高双折射、低限制性损耗和大负色散特性。构建了该光子晶体光纤的有限元模型,基于该模型研究了中心两个空气孔的偏转角对LP₀₁模和LP₁₁模的模场分布、双折射系数、限制性损耗和色散系数的影响。研究表明,在偏转角α=90°时该型光纤具有最优性能,即LP₀₁模可在波长为1550nm处获得高达3.618×10-2的双折射、仅为1.999×10-14dB/m的限制性损耗以及低至-764ps/(nm·km)的大负色散,其综合传输特性优于现有典型光子晶体光纤。