中红外高双折射悬吊芯硫系光纤的优化及制备

高双折射光纤对线偏振光具有强的偏振保持能力,因此,开发中红外高双折射光纤对于高效使用高偏振中红外激光意义重大。本研究团队对具有最大双折射值的一字型悬吊芯结构进行了参数优化,结果表明:当矩形芯的长宽比a/b=3.6时,在波长1.55μm处,双折射能达到4.7×10^-4,高于传统的石英保偏光纤;当空气孔半径r=28μm且两空气孔间距d=5.1μm时,双折射值在波长5μm处高达7.1×10^-3;在工作波长范围内,两极化模的限制损耗均低于10^-3 dB/m量级。通过实验制备了结构最优的一字型硫系悬吊芯光纤,其在波长5μm处的双折射高达4.6×10^-3,接近石英光子晶体光纤的双折射水平。     

高双折射低损耗条形纤芯光子晶体光纤设计

目前新型光子晶体光纤(photonic crystal fiber, PCF)在太赫兹波段(Terahertz, THz)内的研究不断深入，在满足高性能的同时也要保证较低的损耗，才能应用得更加广泛。针对0.9～1.4太赫兹波段，提出了一种具有高双折射、低色散、低损耗的光子晶体光纤，通过在纤芯包层中引入条形空气孔，形成不对称结构，提高特性，在0.9 THz～1.4 THz波段内进行特性研究。仿真结果显示，在1 THz时可达到0.076的双折射特性，同时最低可达到0.027 ps/(THz·cm)的近零平坦色散，限制损耗在1 THz时为10^-9 dB/m数量级，有效模场面积为10^-4 m²数量级。     

全固高非线性低色散斜率光子晶体光纤设计

提出了利用掺氟同心圆环的光纤结构来提高光子晶体光纤(PCF)的非线性,所需控制的参量仅有两个。设计了三种具有高非线性、低色散斜率和低限制损耗的全固光子晶体光纤。这三种光纤分别具有正常色散、双零色散点和零色散点恰好在1.55 μm波长处的色散曲线特性。所设计的零色散点恰好在1.55 μm波长处的光子晶体光纤色散斜率值为5.12×10-4 ps/(km·nm2),这比传统的高非线性光纤的色散斜率小了2个数量级。同时,该光纤在1.55 μm波长处的非线性系数为31.5 W-1·km-1,限制损耗为9.62×10-5 dB/km。     

一种新型超低损耗大有效面光纤的技术研究

采用双包层的波导结构结合纯二氧化硅芯的技术方案,通过包层氟掺杂的设计与芯/包层之间粘度匹配的优化,实现了超低损耗大有效面积ULA-130型G.654.E光纤的制造,然后利用自行搭建的光纤非线性系数测量系统和自主设计的光纤宏弯损耗松绕设备,结合现有技术对ULA-130光纤的各项性能技术指标进行了研究。该光纤在1 550 nm波长的衰减系数为0.159 dB/km,有效面积为133 μm²,非线性系数为1.67×10^-10W^-1。理论计算与技术研究结果表明,该光纤具有优异的衰减系数和非线性性能,适用于大容量、高速率和长距离光通信骨干网传输系统,相对于常规的 G.652.D 光纤,可以显著改善系统的光信噪比,提升系统的传输性能。     

混合双包层高双折射光子晶体光纤的特性

提出了一种新型的混合双包层结构的光子晶体光纤。利用多极法对光纤基模的模场分布、双折射、限制损耗及色散特性等进行了数值模拟,通过调节包层空气孔的孔径大小可以有效地控制光纤的双折射和限制损耗特性。结果发现:新设计的光纤具有高双折射低限制损耗特性,光纤结构参数为=1.0 m,d1=d2=d3=0.8 m时,该光纤在C波段（1.53~1.565 m）及L波段（1.57~1.62 m）呈现负色散及负色散斜率。在波长为1.55 m处,双折射高达10-2,限制损耗小于10-5 dB/m。     

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.     

基于四孔复合结构的PCF的特性研究

设计了一种结构简单的高非线性低限制损耗PCF(光子晶体光纤),其空气孔直径d=0.2μm,孔间距Λ=1.8μm。数值计算结果表明,通过在包层区域引入独特的四孔单元结构,在波长1.55μm处,非线性系数可达83.3W-1km-1,限制损耗低于10-9 dB/m,有效模场面积仅为1.46μm2,该PCF的高非线性效应与低限制损耗特性可以应用于超连续谱产生、非线性光学和光通信系统等领域。     

一种红外波段低损耗空芯反谐振光纤的设计与研究

提出一种红外波段低损耗的空芯反谐振光纤,石英包层管为半圆半椭圆拼接结构,采用全矢量有限元法进行设计与研究。半椭圆管的半短长轴与半圆管的半径相等,将半圆管与半椭圆管进行拼接,改变半圆的半径以及半椭圆管的半长轴来改变靠近纤芯处的负曲率以及远离纤芯的正曲率,进而研究包层管的正负曲率对空芯反谐振光纤的损耗特性的影响,设计应用于1. 5~3. 0μm波段的低损耗空芯反谐振光纤。结果显示负曲率较小正曲率较大时限制损耗效果更好。当靠近纤芯处为圆形半管远离纤芯处为椭圆半管,圆形半径ry=25μm,椭圆的半长轴rx=65μm,半短长轴ry=25μm时,光纤最低限制损耗在波长2. 1μm处为8. 22×10^-2dB/km。     

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。     

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。     

New High Nonlinear and Dispersion Flattened Photonic Crystal Fiber

A new high nonlinear dispersion flattened photonic crystal fiber is proposed. This fiber has three-fold symmetry core. The doped region in the core and the big air-holes in the 1-st ring can make high nonlinearity in the PCF. And the small air-holes in the 1-st ring and the radial increasing diameters air-holes rings in cladding can be used to turn the dispersion properties of the PCF. We can achieve the optimized optical properties by carefully selecting the PCF's structure parameters. A PCF with flattened dispersion is obtained. The dispersion is within ±0.8 ps·nm-1·km-1 from 1.50 μm to 1.62 μm. The nonlinear coefficient is about 12.645 6 W-1·km-1, the fundamental mode area is about 10.257 9 μm2 and the birefringence is about 3.086 96×10-5 at 1.55 μm. This work may be useful for effective design and fabrication of dispersion flattened photonic crystal with high nonlinearities.     

Highly birefringent photonic crystal fibers with flattened dispersion and low confinement loss

A highly birefringent index-guiding photonic crystal fiber (PCF) with flattened dispersion and low confinement loss is proposed by introducing two small air holes with the same diameter in the core area. The fundamental mode field, birefringence, confinement loss, effective mode area and dispersion characteristic of the fibers are studied by the full-vector finite element method (FEM). Simulation results show that a high birefringence with the order of 10 -3 and a low confinement loss of 0.001 dB/km are obtained at 1550 nm. Furthermore, flattened chromatic dispersion from 1450 nm to 1590 nm is obtained.     

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。     

High-speed bi-directional polarisation division multiplexed opticaltransmission in ultra low-loss (1.3 dB/km) polarisation-maintainingphotonic crystal fibre

A high-speed optical transmission experiment was successfully demonstrated in an ultra low-loss polarisation maintaining photonic crystal fibre. The fibre loss and modal birefringence at 1550 nm were 1.3 dB/km and 1.4×10^-3, respectively. A 10 Gbit/s bi-directional optical signal was successfully transmitted through the 1.5 km fibre     

Penalty-free dispersion-managed soliton transmission over a 100-km low-loss PCF

A long photonic-crystal fiber (PCF) with a low loss was successfully fabricated by first preparing a large pure silica glass preform. The fiber is 100 km long and has a low loss of 0.3 dB/km at 1550 nm. The fiber has a Rayleigh scattering coefficient of 0.85 dB/(km/spl middot//spl mu/m/sup 4/), which is the lowest value ever reported in a PCF. Using this fiber, the first penalty-free dispersion-managed soliton transmission at 10 Gb/s was achieved in a PCF.     

具有混合形状空气孔的OAM传输光纤设计研究

本文提出了一种新型轨道角动量模(OAM)传输的光子晶体光纤(PCF)结构,该光纤由最中心空气孔、高折射率环形层和外包层构成,其中外包层由一圈椭圆形空气孔和多圈呈周期排列的扇形空气孔共同组成,无需通过额外的掺杂,就可以使中心空气孔和外包层空气孔之间形成一个用来传输OAM光束的等效高折射率环形区。通过对该PCF的传输特性进行仿真分析,发现在1.55μm处,各模式的限制损耗维持在10^-6 dB/m-10^-10 dB/m,在C波段的色散值均维持在310 ps/(nm×km)以下,HE2,1模在1.55μm-1.6μm波段内的色散变化为3.1 ps/(nm×km)。在1.55μm处最大的Δnneff能够达到4.83×10^-3,大的有效折射率差可有效地抑制了模式间的简并,避免HE模和EH模耦合成LP模。验证了该光纤具有大带宽、小而平坦色散、大有效折射率差、低限制损耗和低非线性系数等优良性能。在1.25μm-2.0μm波段内共可以支持34个OAM模式的有效传输,每个模态都可作为独立的信道传递信息,适合用于大量数据的传输,大幅提高了光通信的系统容量和频谱效率。     

High birefringence fibre Bragg gratings written in tapered photonic crystal fibre with femtosecond IR radiation

High birefringence Bragg gratings were written with ultrafast 800 nm radiation in non-birefringent pure silica core photonic crystal fibres (PCF) that were tapered with an oxy-hydrogen flame. The grating spectra indicate that a birefringence above 10^-3 was created in the tapered PCF