光子晶体光纤的色散特性分析

采用有效折射率模型分析了光子晶体光纤的色散特性，并给出了无限大空气玻璃微结构中基模的本征方程。分析结果表明光子晶体光纤具有奇异的色散特性，能在极大的波长范围内支持单模传输，在单模工作时可以具有反常波导色散。同时通过调整光子晶体光纤的结构参数(包括空气孔径和孔间距)可以移动零色散点的位置。最后讨论了大空气孔光子晶体光纤的特性及其在色散补偿中的应用。     

光子晶体光纤的色散特性

本文用有效折射率模型 ,分析了光子晶体光纤的色散特性 ,定量给出了光子晶体光纤双折射特性与光纤参数之间的关系 ,指出了光子晶体光纤具有多个零色散波长 ,对相关现象作出了合理的解释。     

光子晶体光纤色散特性的理论研究

利用矢量有效折射率法对全内反射型光子晶体光纤的色散特性进行了系统的理论研究,着重分析了光子晶体光纤的结构参量对其色散特性的影响,提出了3种有重要应用价值的光子晶体光纤结构参量设计方案,这些设计方案的提出对于促进光子晶体光纤在光纤通信系统中的应用具有重要意义.     

光子晶体光纤色散特性的研究

基于标量近似理论,使用有效折射率方法对光子晶体光纤的群速度色散特性进行了详尽研究.由于光子晶体光纤是由单一材料制成,光纤的总色散便由波导色散决定,将群速度色散分为材料色散和波导色散,在分析光纤结构参数与波导色散关系的同时还讨论了剖面色散对总色散的影响.研究表明:调节光子晶体光纤包层空气柱的节距及其有效芯径,可以实现在很宽的波长范围内的单模传输,可以设计零色散光子晶体光纤和在较宽的波长段接近零色散的色散平坦光纤,以及具有较大正常色散的色散补偿光纤,尤其在零色散光纤设计时必须考虑剖面色散的影响.     

光子晶体光纤的矢量有效折射率分析方法

由于具有复杂的折射率分布，光子晶体光纤一般需要采用数值方法进行研究。有效折射率方法最早用来研究光子晶体光纤的模式特征及其色散特性，但是一般采用标量近似的方法。建立了研究光子晶体光纤的矢量有效折射率方法，并用于计算光子晶体光纤的色散常数。类比于阶跃型折射率光纤，只需将电磁场所满足的相应的贝塞尔函数代入阶跃型折射率光纤所满足的矢量特征方程即可求解光子晶体光纤包层的有效折射率。采用矢量有效折射率方法的计算结果与基于有限元方法求解的数值结果和测量结果吻合得更好。     

光子晶体光纤模式特性分析

通过引入包层有效折射率的概念定义了光子晶体光纤中模式激发的判断条件；使用有限元法精确求得了光子晶体光纤的包层有效折射率和有效模折射率的数值解；给出了不同波长的光在不同结构光子晶体光纤中的模场分布，其结果与实验图样一致。     

高折射率纤芯光子晶体光纤的特性研究

在二氧化硅中掺入适量GeO2可增大折射率，用其作为光子晶体光纤的纤芯时易于将光场捕获在纤芯中，形成稳定的传输模式。本文通过有限差分法数值解亥姆霍兹方程，研究了空气孔呈三角形典型结构排列的光子晶体光纤的特性．当纤芯及空气孔的大小都相同时，纤芯掺杂比例越高，光子晶体光纤的有效折射率就越高，色散则会向负向增长。此外，在这种高折射纤芯的光子晶体光纤中，当纤芯的大小及折射率均固定仅增大周围空气孔时，光子晶体光纤的色散增大，有效折射率趋于降低，模场有效面积也趋于减小。     

锥形光子晶体光纤的基模特性分析

本文研究了锥形光子晶体光纤(TPCF)的基模演化特性,分析了包层空气填充率对其特性的影响.数值计算结果表明TPCF比常规锥形光纤更能束缚模场;在相同的拉锥条件下,包层空气填充率越大的TPCF,其模场能保持芯模的形式传输更长的距离并且其芯区能量密度也越大.而TPCF的有效面积沿锥体纵向先缓慢减小,后急剧增大,最后又减小,随着空气填充率的增大,有效面积的最大值逐渐向锥尾方向移动.同时,对色散研究表明,在整个锥体中,色散值先负向增大,后正向增大;在空气填充率较小时,其色散曲线沿锥体纵向变化平缓,而空气填充率较大时,色散曲线起伏明显;并且随着空气填充率的减小,色散曲线的最低点移向初始拉锥端.     

环形结构塑料光子晶体光纤色散特性分析

利用有限差分光束传播法模拟了光波在环形结构塑料光子晶体光纤内的传输情况,讨论了基模有效折射率与光纤结构的关系,并分析了色散特性随孔间距、孔大小变化的一般规律,发现塑料光子晶体光纤的总色散主要来自材料色散,尤其在短波长范围内材料色散更是居于主导地位,但随波长的增大波导色散逐渐增大,可以设计零色散波长位于可见光波段的塑料光子晶体光纤,此光纤也能很好地应用到非线性领域.     

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.     

光子晶体光纤的多模色散特征

采用有效折射率模型对光子晶体光纤的多模色散参数进行了数值计算,给出了不同结构光子晶体光纤的多模色散系数随波长的变化关系,并对计算结果作出了合理的物理解释.     

光子晶体光纤模式截止特性的理论分析

"无限单模传输"特性是光子晶体光纤最引人注目的特性,Birks等用有效折射率模型对其进行了合理的解释,但定量分析误差很大,而且由于进行了标量近似,填充比较大时不适用.我们仍采用该法,但作了改进:(1)有效纤芯半径和二阶模截止的归一化频率的选取更准确;(2)采用了全矢量方法.研究了光子晶体光纤的模式截止特性,得到了在不同结构参量下归一化频率与相对波数的依赖关系和二阶模截止的相对波数与结构参量的依赖关系,并由后一关系曲线及其渐近线将光子晶体光纤的工作区域划分为无限单模、单模和多模区域.结果与其它数值方法的结果一致性很好,而且方法较其它方法更为简便.     

高非线性光子晶体光纤

用有效折射率方法,设计了掺钛蓝宝石（Ti ：sapphire）飞秒激光器工作波长0．800μm附近的高非线性光子晶体光纤。     

光子晶体光纤宏弯曲损耗特性的理论分析

利用有效折射率模型对全内反射型光子晶体光纤的宏弯曲损耗特性进行了理论研究,分析了光子晶体光纤的结构参量和弯曲半径对其宏弯曲损耗谱的影响,计算了某些结构参量的光子晶体光纤在1.5 5μm波长处的临界弯曲半径.研究表明,光子晶体光纤的弯曲损耗特性与其结构参量密切相关.     

800 nm附近具有平坦色散的光子晶体光纤的计算与设计

采用矢量有效折射率方法设计了在800 nm附近具有平坦色散的光子晶体光纤.将光子晶体光纤的总色散分为波导色散和材料色散两部分分别计算,并利用波导色散的比例性质来改变总色散.波长800 nm是广泛使用的钛宝石飞秒激光器的工作波长,该光纤对于研究飞秒激光在光子晶体光纤中的传输特性具有重要意义.     

空芯光子晶体光纤研究新进展

空芯光子晶体光纤(HC-PCF)是新近发展起来的新一代特种光纤,具有奇特的基于光子带隙效应的导波机制与传输特性,在光波传输与控制、光信息操作与处理以及新型光子器件等领域都具有重要应用.综合评述了有关HC-PCF研究的最新进展,包括HC-PCF的模式传输、损耗机制、色散和非线性等基本特性,以及HC-PCF在高能光波光纤传输、超短光脉冲的色散与非线性传输控制、光与物质非线性相互作用、新型光信息传输功能器件等方面的应用.     

矩形晶格结构双芯光子晶体光纤偏振分束器的研究

椭圆形空气孔光子晶体光纤可以产生较高的双折射,使得不同偏振方向的光有不同的耦合长度.将光纤的双折射现象应用于双芯光纤中,可以实现偏振状态的分离.应用平面波扩展法分析了椭圆形空气孔、矩形晶格结构的双芯光子晶体光纤中结构参量对光束不同偏振方向的耦合长度的影响,设计了一种基于椭圆形空气孔、矩形晶格结构的双芯光子晶体光纤偏振分束器.应用全矢量光束传播法分析了这种光纤偏振分束器的性能.结果表明,在1.55 μm工作波长上,长度为1.055 mm的光纤即能实现偏振状态的隔离,隔离度达到-16.9 dB,隔离度＜-16 dB的带宽可达到270 nm.