空芯光子晶体光纤纤芯中的功率分数及其带隙特性

增大光场与气体的作用范围是提高光子晶体光纤(PCF)气体传感灵敏度的主要途径之一。首先,利用多极方法模拟了空芯光子晶体光纤中的功率分数随波长的变化关系,研究发现带隙型光子晶体光纤纤芯中光功率分数随波长变化是不连续的,其最大值可达90%,最小值不到5%。纤芯中光功率分数随波长的分布还与光子晶体光纤包层的空气填充率有关。其次,通过平面波展开方法计算了相应光子晶体光纤周期性包层所导致的光子带隙,研究发现纤芯中的功率分数与光子晶体光纤周期性包层光子带隙的特征有着密切的联系。只要被检测气体的特征波段落入空芯光子晶体光纤的光子带隙中,纤芯中的光功率分数就会远大于实芯光子晶体光纤倏逝波吸收传感时气孔中的功率分数。     

类蜂巢PCF的结构参数对带隙特性的影响

PCF(光子晶体光纤)在实际拉制过程中包层会形成间隙孔。文章提出一种类蜂巢晶格结构的光纤,利用全矢量PWEM(平面波展开法)分析了该结构的圆形和正六边形纤芯的带隙特性,发现纤芯形状对带隙影响作用比较小,验证了PBG(光子带隙)主要是由包层有序排列的空气孔而形成的。计算分析了包层间隙孔直径dint、包层孔节距Λ和包层空气填充率f对带隙特性的影响。通过模拟计算发现,在一定dint范围内,增大f以及减小Λ,带隙宽度均会增大,并且带隙向高频方向移动。采用实际拉制的光纤进行模场面积计算和PBG分布的理论研究,发现该结构光纤的光主要集中在基模传输,同时在可见光波范围内存在PBG。     

结构参数对空心PCF带隙特性的影响

利用全矢量平面波法分析三角晶格结构空心光子晶体光纤（PCF）的结构参数包层空气孔直径d、包层空气孔间距以、包层的空气填充率F以及介电常数对光子带隙的影响。通过模拟计算发现,随着d、F、介电常数的增大以及A的减小,带隙宽度也随之增大。说明了采用何种参数配置能实现宽带隙的PCF,并模拟出在这些结构参数下的带隙分布图。     

光子带隙型光子晶体光纤的研究

实验证明,空心的空气-石英光子晶体光纤的纤芯可以局域光,并在理论的基础上,得到光子带隙存在的条件,特定的波带受到限制并沿光纤传导;与每一个波带相对应的光子晶体包层中出现一个完全的二维光子带隙,随着空气填充率的增加,光子带隙的相对大小也会随之变大,而且当减小空气孔尺寸时,光子带隙将被抑制。采用透射谱法在红外波段对带隙型光子晶体光纤进行测量,通过比较光纤的透过谱与光源的光谱,确定是否存在光子带隙。     

空芯光子晶体光纤光子带隙的测量

首先介绍了全矢量平面波法(FVPWM),重点分析和计算了二维三角排布的光子晶体平面内传播的带隙结构图,运用数值模拟出了对应的被测空芯光子晶体光纤(HC-PCF)平面内的带隙结构图.通过实验测量了HC-PCF以及石英棒的透射谱,根据数值计算得出了HC-PCF的相对透射谱.将实验计算得到的结果与理论模拟的结果进行了对比,发现两者在相近的归一化频率处有带隙,存在一致性.     

工作在1550nm的全固态光子晶体光纤的设计

利用全矢量平面波展开法对三角形排布孔包层-圆纤芯结构的光子晶体光纤的光子带隙特性进行了数值模拟,对比研究了传统光子晶体光纤(空气-石英纤芯结构)和全固态光子晶体光纤(非空气-石英纤芯结构)的光子带隙(导模)与结构参数(包层孔直径dclh、包层孔间距和包层孔填充比f)的关系,设计出了一组合适的结构参数(纤芯直径dco＝5.3 m,包层孔材料的折射率nclh=1.65,dclh＝1.0 m,＝2.0 m,f＝0.7),可以使相应的全固态光子晶体光纤工作在1 550 nm的现代光通信波长上,且光子带隙可以达100 nm.     

光子带隙型光子晶体光纤研究与应用

带隙型光子晶体光纤(PBG-PCF)因其独特的性能,在各个领域都有着广泛的应用前景.文章阐述了带隙型光子晶体光纤的导光机制,并将带隙型光子晶体光纤分为空芯光子晶体光纤和全固态带隙型光子晶体光纤两类,较全面地讨论了这两类光纤的特性及其应用.     

光子晶体光纤包层中气孔和掺杂介质柱尺寸对光纤带隙特性的影响

采用平面波展开法(PWM)研究了基于三角晶格、复合蜂窝晶格和改进的复合蜂窝晶格光子晶体光纤(PCF)的包层中不同层气孔和掺杂介质柱尺寸对光纤带隙的影响.结果表明,在第m层(m=1,2,3)空气孔直径改变同样大小的情况下,随着m的增大,第m层空气孔尺寸的变化对带隙的影响越来越小;通过改进光纤结构中介质柱的排列,或掺杂折射率比较大的介质,可以有效地调节或增宽光子带隙(PBG),具有改进的复合蜂窝品格结构的光子晶体光纤可实现更宽的带隙分布.     

用于CO传感的空芯带隙型光子晶体光纤的研究

光纤气体传感器具有灵敏度高、防磁、防爆、远程控制等优点.而将空芯带隙型光子晶体光纤应用于气体传感,将使得气体传感与检测的灵敏度进一步提高.文章针对一氧化碳气体的特性及传感器对带隙型光子晶体光纤性能的要求,利用平面渡展开法和矢量有限元法,通过分析计算,得出所需的光纤的基本参数,即纤芯的半径、空气孔的半径和间距,使其在纤芯中的传输率达到90%以上,其应用可以使传感器的检测灵敏度得以提高.     

带隙型光子晶体光纤的特性研究与优化设计

运用全矢量平面波法,分析了三角结构带隙型光子晶体光纤的光子带隙结构和模式特性.结合课题组研制的带隙型光子晶体光纤,分析了间隙孔对其特性的影响,并计算存在带隙的波长范围.对这种光纤的数值计算和分析,发现间隙孔使得光纤的主带隙变宽且产生新的次级带隙,通过合理调整参数,可设计单模特性的带隙型光子晶体光纤.     

Transmission spectrum method to measure the photonic bandgap of hollow-core photonic crystal fiber

Photonic crystal fiber (PCF) is also known as microstruc- ture fiber (MSF). PCF typically consists of fused silica with an arrangement of periodic wavelength-scale air-holes run- ning along the full length of the fiber. PCF supports two guid- ance mechani…     

各向异性矩形光子晶体禁带结构及量子效应

利用光波在一维各向异性矩形光子晶体中横向受限的条件,研究了光波在其中出现的模式量子效应,并利用特征矩阵法计算了TE波和TM波各模式的禁带的变化规律,得出了一些一维各向异性矩形光子晶体禁带的新结构。禁带的频率和透射角都随模式量子数的增加而增大。同一模式禁带的频率随矩形边长的增加而减小。     

Nanofabrication of 1-D photonic bandgap structures along a photonic wire

A strongly-guided one-dimensional (1-D) waveguide called a photonic wire has high spontaneous emission coupling efficiency, enabling one to realize low-threshold lasers. Combined with the use of 1-D photonic bandgap structures consisting of arrays of holes etched within the photonic wire, novel microcavity lasers can be realized. We report the nanofabrication of a photonic bandgap structure for 1.5 /spl mu/m wavelength along a InGaAsP photonic wire, and discuss numerical simulations for its electrodynamics.     

Research on highly nonlinear photonic bandgap fibers

Since thefirst photonic crystal fiber (PCF) wasfabri-cated by Knight J C and his colleagues[1]at 1996 ,thistype of fibers ,consisting of a central defect region sur-rounded by multiple air holes running alongits length,has been the subject of much interes…     

正方形栅格全固态光子晶体光纤色散的研究

为了研究正方形栅格全固态光子晶体光纤色散特性,基于全矢量有限元法,对其色散特性进行了数值模拟.通过改变正方形栅格全固态光子晶体光纤的结构参量,分析比较了它们的色散特点,并通过改进结构得出一种零散波长在1.55μm的四方栅格全固态光子带隙光纤.结果表明,四方栅格全固态光子带隙光纤色散具有3个零色散点,其零色散波长随高折射率棒直径d的增大而向长波方向移动,其色散平坦程度随棒间距Λ的减少而变得更加平坦.这为全固态光子晶体光纤的设计和制作提供了理论依据.     

光子带隙型光子晶体光纤温度传感特性分析

为了提高光子带隙型光子晶体光纤的温度灵敏度,提出了在纤芯环上并入高折射率液体圆柱的新结构,并利用全矢量有限元法对提出的结构进行了仿真,得到了温度对光纤有效折射率、纤芯能量和有效模面积等传输特性的影响。结果表明,随着温度的升高,光纤的有效折射率和有效模面积会减小,纤芯能量会增加,且零群速率色散点向短波长方向移动,尤其在短波长条件下光纤传输特性随温度变化趋势更加明显。该研究提高了光子带隙型光子晶体光纤传输特性的温度灵敏度,使其更加适合于温度传感方面的应用。     

基于全固光子带隙光纤的传感器的特性研究

为了实现对基于全固光子带隙光纤（AS-PBF）的传感器的特性研究,采用了双锥型模式干涉仪的结构,使用熔接机在一根AS-PBF上间隔一段距离制作两个锥形光纤,制备出一种基于双锥型模式干涉的特种光纤传感器。与传统单模光纤或折射率传导的光子晶体不同,AS-PBF的纤芯有效折射率较低,而包层有效折射率较高。通过理论分析和实验验证,测量研究了这种光纤结构对温度和轴向应力的响应。实验结果表明,温度灵敏度和轴向应力灵敏度分别为~63pm/oC和~-1.74nm/ N。与长周期光栅、布拉格光栅相比,基于全固带隙光纤的双锥型模式干涉传感器具有制备简单、结构紧凑等优势,在光纤传感领域具有广泛的应用前景。     

一维光子晶体能带全貌特征的色散研究

利用-维光子晶体的色散关系,绘出了一维光子晶体TE波和TM波的能带随入射角和波长变化的三维立体图,并从俯视、主视、右视三个侧面,全面、立体地研究了一维光子晶体能带结构的全貌特征.利用这些特征能为设计一维光子晶体的全能反射器和大角度范围的起偏器提供理论依据.     

Singlemode transmission within photonic bandgap of width-variedsingle-line-defect photonic crystal waveguides on SOI substrates

It is demonstrated experimentally that a single missing-hole line defect photonic crystal waveguide fabricated on a silicon-on-insulator substrate can support a single waveguiding mode within the photonic bandgap if the waveguide width is properly tuned     

光子带隙光纤准直器回波损耗研究

研究了一种光子带隙光纤准直器。为了降低回波对光源的干扰,通常光纤准直器的回波损耗不应低于60 dB。由于带隙光纤端面没有反射,因此满足这一条件的带隙光纤准直器GRIN透镜入射面的倾斜角与普通光纤准直器不同。从高斯光束通过光学系统的一般模型出发,利用矩阵光学和高斯光束耦合理论,推导了光线传输矩阵。结合实际应用中光纤及GRIN透镜的参数,仿真分析了尾纤与GRIN透镜之间的间距及GRIN透镜的参数对准直器回波损耗的影响。结果表明,镀有增透膜时,当光子带隙光纤准直器的GRIN透镜入射面倾角等于3时,回波损耗大于60 dB。研究结果对进行光子带隙光纤准直器的设计具有指导意义。