八角格子光子晶体光纤模式和色散特性研究

文章基于带有各向异性完全匹配层(PML)吸收边界条件的紧凑二维频域有限差分法对八角格子光子晶体光纤(O-PCF)的模式和色散特性进行了研究.利用有效面积法分析了八角格子和六角格子光子晶体光纤(H-PCF)的基模和多模截止特性,得到非限制模、基模及多模的相图,比较发现,填充率和空气孔间距相同时,O-PCF的单模运转区域宽于H-PCF,更易用于色散补偿.     

非均匀孔径光子晶体光纤的模式截止

对于非均匀孔径光子晶体光纤(PCF)模式截止特性的分析,基于基空间填充模(FSM)的方法不再适用。使用全矢量超格子模型给出了光子晶体光纤模场半径的计算方法,并提出通过分析各模式模场半径的突变现象可以判断模式截止,使用该方法对双孔保偏光子晶体光纤和最内层为小孔的光子晶体光纤模式截止特性作了分析和讨论,结果表明,通过该方法能准确地判断非均匀孔径光子晶体光纤中的模式截止,只要波长扫描的精度足够高就能精确地求解出各个模式的截止波长。     

八角晶格光子晶体光纤的色散特性分析

应用多极法对八角晶格光子晶体光纤(O-PCF)的色散特性进行了数值模拟,并与空气填充率相同的六角晶格光子晶体光纤(H-PCF)进行了对比,发现O-PCF比H-PCF更易用于色散补偿;研究了O-PCF包层空气孔直径、孔间距和孔层数对色散特性的影响,得到了色散随各个结构参数变化的规律;最终选择了适当的结构参数,设计了在1.3～1.6 μm波段内具有超平坦零色散特性的O-PCF.文章的计算和分析可以为设计适当色散特性的光子晶体光纤提供理论依据.     

椭圆芯扁六角聚合物光子晶体光纤的偏振特性

采用全矢量定域基函数模型,以聚合物PMMA为基材,研究了椭圆芯三角点阵扁六角结构光子晶体光纤(Photonic crystal fibers,PCFs)的偏振特性,分析了其相位模双折射和群模双折射与相对孔间隔比的依赖关系,并与椭圆芯三角点阵正六角结构PCFs的研究结论进行比较;研究发现,椭圆芯扁六角结构PCF的偏振特性强烈的依赖于光纤的结构参数,由于色度色散的存在,在短波长段,群双折射远远高于相位模双折射,通过适当调节光纤的相对孔径和相对孔间隔比,有望在给定波长实现高双折射和零偏振模色散单模运行.该研究为高双折射聚合物光子晶体保偏光纤的制备提供了理论依据.     

八角格子色散补偿光纤

为了消除光纤通信系统中色散,采用各向异性完全匹配层和全矢量有限元方法,进行了理论分析和实验验证,设计了一种基于八角格子晶体的同轴双芯色散补偿光子晶体光纤;得到了该色散补偿光纤的传输特性如基模有效折射率、色散、损耗和非线性系数方面的数据,并分析了光纤波导色散与色散补偿光纤结构参量之间的关系。结果表明,所设计的光纤在200nm的负色散范围内,拥有负色散值(在波长为1.55m处有最低负色散值-1500 ps/(nmkm)),同时在E+S+C波段有较低的限制损耗(小于3.3dB/km);非线性效应也得到显著抑制。     

应用等效折射率模型研究光子晶体光纤

应用等效折射率模型研究了光子晶体光纤(PCF)的传播特性.介绍了光子晶体光纤的等效折射率模型.通过求解标量波动方程得到了光子晶体光纤包层基空间填充模的模式折射率,利用阶跃光纤的理论来研究光子晶体光纤的导模特性.应用此模型对不同结构光子晶体光纤包层区的等效折射率与波长的关系进行了讨论.包层区等效折射率与芯子的折射率差随波长的增加而增大,并由此阐述了光子晶体光纤的单模特性.数值分析得到光子晶体光纤的基模的模式折射率,并由此研究了光子晶体光纤的波导色散与结构参量的关系.分析表明,光子晶体光纤的波导色散随空气孔孔距的变化符合Maxwell方程的比例性质.空气孔的相对孔径对波导色散有重要的影响.这些分析表明光子晶体光纤具有可以灵活设计其色散特性的潜在应用前景.     

用于光子晶体光纤研究的超格子构造法

提出应用“超格子构造法”研究光子晶体光纤(PCF)的传输特性。电场用正交完备的厄米-高斯(Hermite-Gauss)函数展开,有中心缺陷的周期性分布的介电常数用两组不同周期的介电常数分布迭加构成超格子，每组介电常数都用余弦函数展开,然后利用波动方程及厄米-高斯函数的正交性。得到光子晶体光纤的传输特性(模场分布、双折射、色散)。模式双折射的大小可用以衡量该算法的精度。     

椭圆孔微纤芯光子晶体光纤的数值模拟

提出了一种在纤芯引入四个近矩形排列的椭圆空气孔,包层空气孔呈阶梯结构的高双折射光子晶体光纤,采用全矢量有限元方法,对光纤基模的模场分布、双折射、色散、限制损耗、有效模面积及非线性系数等特性进行了数值模拟.这种设计为获得高双折射光子晶体光纤提供了一种新的方法,为改善光子晶体光纤其他性能(如色散、非线性特性)提供了一种新的...     

光子晶体光纤的模式截止特性研究

本文应用平面波法和光子晶体光纤(PCF)的全矢量超格子叠加模型,分析了光子晶体光纤的模式及二次模截止特性.对于给定结构的PCF,计算得到了决定模式数量及模式截止的归一化传播常数.由截止频率及其渐近线将PCF的工作区域划分为三个:无尽单模,单模和多模区域.     

光子晶体光纤的现状和发展

光子晶体光纤(PCFs)具有很多在传统光纤中无法实现的特性,成为近些年光学和光电子学的研究热点.对光子晶体光纤十几年的发展历史进行了简要的回顾,介绍了光子晶体光纤领域中的一些基本概念,光子晶体光纤的分类及光子晶体光纤的制备工艺.重点论述了光子晶体光纤的无限截止单模传输特性,可调节的色散特性,大模面积特性,高双折射特性和高非线性特性及其在非线性光学和光子晶体光纤激光器等方面的应用,并对发展前景进行了展望.     

大模面积色散平坦光子晶体光纤的优化设计

设计了一种正八边形空气孔排列的大模面积色散平坦光子晶体光纤,借助多极法对这种结构的光子晶体光纤的模场面积、有效折射率、色散系数和限制损耗进行了数值模拟.结果表明,正八边形空气孔排列的光子晶体光纤的模场面积较相同空气孔间距和空气填充率的正六边形空气孔光子晶体光纤大,且其色散曲线可以在很宽的波长范围内保持色散平坦并具有较低的色散值.主要分析了当这种光纤的结构参数发生改变时,光纤的限制损耗、有效模面积以及色散特性的变化规律,最终通过选择适当的参数,设计了在1 300～1 650 nm波长范围内色散平坦的大模面积光子晶体光纤.     

光子晶体光纤布拉格光栅谐振特性的研究

利用模式理论和传输矩阵法,对基于包层空气孔排布为正八边形对称结构的光子晶体光纤光栅(PCFG)的模式截止特性以及谐振特性进行了研究,得出了此种光子晶体光纤光栅的模式截止条件和可传导的模式,并利用得到的模式截止条件,提出利用相位匹配条件设计相应的光纤光栅周期来得到满足需要的谐振波长,同时给出了谐振峰的反射谱图。研究表明,通过合理选择此种光子晶体光纤光栅的结构参数,可以实现需要的单模传输以及定制波长处的主谐振峰的谐振。所研究的基于包层空气孔排布为正八边形对称结构的锗掺杂光子晶体光纤光栅有望更好地应用于光子晶体光纤光栅传感领域。     

八角晶格光子晶体光纤的损耗特性分析

应用多极法对O-PCF的损耗进行了计算和分析,并与H-PCF进行了比较,发现相同空气填充率下,O-PCF的损耗小于H-PCF的损耗,O-PCF在能获得更大有效模式面积的同时,在损耗特性方面也更具优势;研究了包层空气孔层数、孔直径和孔间距等在1.33 μm和1.55μm处对损耗的影响,得到了损耗随各结构参数变化的规律,并总结了获得低损耗大模面积O-PCF的一般方法.     

一种新结构光子晶体光纤的双折射特性研究

在普通正六边形光子晶体光纤的基础上,通过改变x轴方向空气孔的大小及分布构造了一种新结构的光子晶体光纤。利用多极法对该光子晶体基模的模场分布及双折射进行了数值计算,分析了光波长与结构参数对双折射的影响,同时对光子晶体光纤的色散特性进行了研究。结果表明,通过改变x轴方向空气孔的大小以及分布结构使光子晶体光纤比普通六边形结构光子晶体光纤的双折射率明显提高,并且具有较低的宽带反常色散,在光纤双折射效应的应用和光学器件的研制等方面具有独特的优势。     

大芯区的单模光子晶体光纤

采用毛细玻璃管拼接并拉丝的方法试制成功光子晶体光纤样品 ,它由石英纤芯和周围呈六角形分布的两圈气孔组成 ,气孔直径 4 μm ,间距 17μm ,芯区直径 30 μm。理论模拟和光学实验均证实此光纤在 6 32 8nm以上的波长范围内为单模光纤     

轨道角动量传输光纤的研究进展

基于光纤中光子轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)的模式复用技术在提高光通信容量方面具有很大的潜力.适合于传输OAM模式的光纤通过材料和结构的优化设计逐步实现了 OAM信号传输更稳定、传输距离更长,OAM模式更多等特性.文章从光纤的模式叠加理论出发,分析比较了各种传输OAM模式光纤的研究成果、优缺点以及适合的应用场景,包括基于传统光纤设计的环状光纤、超模光纤,以及基于光子晶体光纤设计的六角和圆形光子晶体光纤等.最后对适合于传输OAM模式光纤的发展前景做了展望.     

光子晶体光纤及其激光器

光子晶体光纤(PCF)与普通光纤相比有着优秀的单模特性、色散特性和非线性特性。简述了光子晶体光纤的基本结构及其优点,并分析了利用光子晶体光纤制作光子晶体光纤激光器及大功率光纤激光器方面的研究进展。     

高非线性光子晶体光纤接续损耗的数值研究

为了从理论上求解光子晶体光纤的接续损耗问题,采用全矢量模型,计算了全反射式光子晶体光纤、高非线性光子晶体光纤的模场半径,给出了模场半径随空气孔间距、空气孔半径以及掺杂比例的变化关系,并在此基础上分析计算了光子晶体光纤与普通单模光纤的接续损耗,得到了理论上零损耗时的光子晶体光纤的模场半径。结果表明,模场失配是高非线性光子晶体光纤与普通单模光纤以及与一般全反射式光子晶体光纤接续损耗的最主要因素,合理的设计有望实现模场匹配,将接续损耗降到最小程度。     

A novel polarization splitter based on octagonal dual-core photonic crystal fiber

A novel polarization splitter based on octagonal dual-core photonic crystal fiber(O-D-PCF) is proposed. The impacts of several fiber parameters on the coupling characteristics of the polarization splitter are investigated by full-vectorial finite element method(FV-FEM) in detail. Through optimizing the fiber configuration, a 4.267-mm-long polarization splitter with a bandwidth of 37 nm is achieved, and its extinction ratio(ER) is as high as 81.2 d B at the wavelength of 1.55 μm. Compared with the hexagonal dual-core photonic crystal fiber(H-D-PCF) based polarization splitter, both ER and bandwidth of the O-D-PCF based one are effectively improved.