Broadband Single-Polarization Single-Mode Photonic Crystal Fiber Coupler

In this letter, a novel design for a photonic crystal fiber coupler with single-polarization single-mode (SPSM) functionality is proposed and investigated using a vector plane-wave expansion method and a vector finite-element method. We study the changes in the coupling lengths between the two orthogonal polarizations and the width of the SPSM coupling region with respect to the air-hole parameters. We demonstrate that the SPSM coupling range can be more than 200 nm wide for a variety of air-hole parameters and show that the position and width of the SPSM coupling region can be tailored via the diameters of the large inner air holes and the small cladding air holes.     

Design of Wideband Single-Polarization Single-Mode Photonic Crystal Fiber

The present paper proposes a novel design for achieving single-polarization single-mode (SPSM) operation in photonic crystal fiber (PCF), using a rectangular-lattice PCF with two lines of three central air holes enlarged. The proposed PCF that is composed entirely of silica material is modeled by a full-vector finite element method with anisotropic perfectly matched layers. The position of the region of single polarization can be tuned freely by adjusting the size of the central enlarged air holes. Using this structure, an SPSM PCF with confinement loss less than 0.1 dB/km within the wavelength range from 1.20 to 1.66 mum and effective mode area about 5.9 mum² at 1.55 mum has been successfully designed. The proposed fiber is a nonlinear SPSM, which may be useful for nonlinear optical applications or applications with a wide SPSM operating bandwidth requirement     

Stable CW Single-Mode Photonic Crystal Fiber DFB Ring Laser

We demonstrate stable single-mode CW operation of a DFB ring laser based on Er3＋ doped photonics crystal fiber （PCF）. The incorporation of a ring cavity allows one single mode to lase and also suppresses the unwanted effect of self-pulsing. Such a narrow linewidth source in PCF has great potential in spectroscopy.     

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。     

光子晶体光纤

全面介绍了光子晶体光纤的最新实验和理论进展,探讨了光子晶体光纤、尤其是高双折射光子晶体光纤的应用前景。     

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。     

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.     

光子晶体光纤激光器

光子晶体光纤激光器可标定kW级的输出功率,可使高功率工作的掺稀土光纤激光器产生变革。介绍了光子晶体光纤激光器的基本概念、特性及其典型器件。     

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。     

一种新型混合包层结构高双折射光子晶体光纤

针对光子晶体光纤中高双折射的应用需求,提出了一种基于全内反射导光机制的新型混合包层结构光子晶体光纤,采用全矢量有限元法分析了结构参数对该光纤双折射的影响,以及采用全矢量有限元软件对该光纤结构进行了仿真。仿真结果表明,通过调整包层椭圆孔的椭圆率和孔间距等参数,该结构的光子晶体光纤在1.55 μm波长处可实现10-2量级的高双折射。     

用于高功率放大的光子晶体光纤特性研究

稀土掺杂光子晶体光纤是制作高功率光纤激光器、光纤放大器的理想材料,对稀土掺杂光子晶体光纤的研究尤为重要。提出了一种新型的空气孔八边形双排排列的光子晶体光纤,并对其部分特性进行分析。研究了该种光纤的掺杂纤芯直径、掺杂折射率和波长的变化对有效模场面积和有效折射率的影响,并计算了该稀土掺杂光纤作为光纤放大器时的重叠因子的特性。为以后更好的制作光纤放大器等光器件产生了一定的理论基础。     

层状随机分布的光子晶体光纤

设计一种层状随机分布的光子晶体光纤,应用特征矩阵的方法研究了光波在其中的传播规律,发现在横向平面内,在随机度较高和介质层数较多的条件下绝大部分频率的光波传播均受到抑制,从而大大降低光导纤维的传输损耗,实现光信号远距离传输。     

A 10-GHz Optoelectronic Oscillator at 850 nm Using a Single-Mode VCSEL and a Photonic Crystal Fiber

We demonstrate an optoelectronic oscillator using a gain-switched single-mode vertical cavity surface-emitting laser and a single-mode photonic crystal fiber. A 10-GHz optical pulse train at 850 nm with a timing jitter of 1.2 ps was successfully generated.     

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。     

用大模场光子晶体光纤获得高功率飞秒激光

最近许多实验结果表明掺Yb光纤在提高输出功率方面还有很大潜力,而且由于大模面积光子晶体光纤的使用,飞秒光纤激光器的输出已经可以与传统飞秒固体激光器相比拟。报道了利用掺Yb的保偏型大模面积光子晶体光纤进行锁模和放大方面取得的实验结果,光子晶体光纤振荡级输出重复频率为51 MHz,脉冲宽度为450 fs,平均功率为2 W的飞秒激光,对应单脉冲能量40 nJ;同时利用国产双包层大模面积光纤进行了放大实验,在平均功率为毫瓦量级的种子光脉冲输入情况下,获得了103增益。     

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。     

基于光纤光子晶体的高增益太赫兹光电导天线

研究了一种基于光纤光子晶体的高增益太赫兹光电导天线,利用腔体的高阶模式实现天线高增益。 首先,基于提出的光纤光子晶体高阶模式场分布,对光电导天线的辐射方向图进行有效预测分析。该高阶模式近似 于圆柱介质波导的HE11m 模式(m>1),可以同时调整光纤光子晶体高度与谐振频率,改变高阶模式的纵向场分布。 接着,利用介质波导理论,给出了光纤光子晶体在给定范围内谐振频率的解析计算方法。最后,对工作在上述高阶 模式下的光纤光子晶体光电导天线进行数值仿真分析。工作在HE118 模式下,光纤光子晶体高度为250 μm 的光电 导天线方向性可以达到15. 33 dBi。相比于传统基于半球硅透镜的太赫兹光电导天线,方向性提高了约3. 5 dBi。根 据仿真结果得出,在一定范围内利用光纤光子晶体的高阶模式,太赫兹光电导天线的增益可以明显提高。