平坦色散高非线性光子晶体光纤的制备与实验

运用改进的全矢量有效折射率法(IFVEIM),课题组自行设计了一种在900 nm附近具有低平坦色散高非线性特性的光子晶体光纤.并且在改进工艺的基础上,采用中心抽真空挤压法对其进行了制备.虽然所制得光纤的结构参数与理论设计值存在一定的偏差,但其在所研究波段内色散值仅为0.5 ps/km/nm,非线性系数值则达到了35(W*km)-1,这在当前规则结构的纯硅光子晶体光纤中已经很高.最后,我们对其进行了非线性实验测试,其在400～1 400 nm的波段范围内展现出了宽平坦的超连续谱.     

色散平坦光子晶体光纤色散和非线性特性研究

采用矢量波束传播法(BPM) 对不同结构参量的光子晶体光纤的色散和非线性特性进行数值分析,计算色散平坦光子晶体光纤的参量色散系数D,有效模场面积 和非线性系数 。分析D, 与色散平坦光子晶体光纤结构参量空气孔间距 、空气孔直径 之间的关系。分析结果表明,调节色散平坦光子晶体光纤的结构参量可以灵活地调整色散和非线性特性。得到的色散平坦光子晶体光纤在1300nm到1600nm波长范围内,色散值仅在-1.5 左右,非线性系数都大于19 。     

高非线性色散平坦光子晶体光纤的理论研究

为了研究光子晶体光纤结构参数对非线性系数及色散特性的影响,采用全矢量等效折射率模型,进行了理论分析,研究发现,通过调节结构参数可以灵活设计波长在820nm附近具有较大非线性系数和较低色散值的高非线性色散平坦光子晶体光纤。结果表明,高非线性色散平坦光子晶体光纤的研究前景十分可观。     

八边形光子晶体光纤色散及非线性的研究

设计了一种多包层正八边形结构光子晶体光纤,研究了空气孔直径、孔间距对色散及非线性的影响;通过优化结构参量,理论上实现了在1.47~1.6μm波长范围色散值在±0.2ps/(km·nm)之间波动;在波长1.55μm处非线性系数值高达40.5(1/W·km)。获得了在1550nm附近具有平坦色散和高非线性双零色散光子晶体光纤,为研究非线性效应提供了一定的理论基础。     

光子晶体光纤色散调控方法的研究

文章采用全矢量有效折射法深入分析了光子晶体光纤结构参数及比例系数对波导色散、总色散的作用,总结了光子晶体光纤色散特性的调整方法,探索出特定色散特性光子晶体光纤的设计方法,并且设计了在800 nm处具有近零平坦色散的光子晶体光纤,该光纤对于研究飞秒激光的传输特性和应用具有一定的价值.     

宽带色散平坦光子晶体光纤的优化设计与特性分析

设计了一种第一层为椭圆空气孔缺陷的宽带色散平坦光子晶体光纤,借助全矢量有限元法对这种结构的光子晶体光纤的色散特性、模场面积、双折射和限制损耗特性进行了数值模拟.结果表明改进的光子晶体光纤的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,其模场面积较未改进光子晶体光纤的模场面积要大,光纤的限制损耗变小且双折射也相当小.主要分析了这种光纤的结构参数的优化后,光纤的色散特性、有效模面积、双折射以及限制损耗特性的变化规律,最终设计了在1 200～1 800 nm波长范围内超平坦色散的光子晶体光纤.     

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.     

变孔径色散补偿光子晶体光纤的数值研究

文中利用有限差分法对光子晶体光纤的色散补偿特性进行了数值模拟.在常规光子晶体光纤(PCF)的基础上,变化了第二环的空气孔,增加了光子晶体光纤的结构参量变化的自由度.通过数值模拟,研究了新型光子晶体光纤包层结构参量与其色散之间的关系,并且通过优化得出低至-924.6 ps/nm/km的色散值,这在常规色散补偿光纤(DCF)中是不可能实现的.并且针对常规单模光纤色散特性,设计出合适κ值的色散补偿光子晶体光纤,色散值为-519.3 ps/km/nm,补偿能力远大于常规色散补偿光纤.     

一种双包层低损耗色散平坦光子晶体光纤

借助多极法对具有双包层、双孔间距结构光子晶体光纤的色散特性,限制损耗,模场面积进行数值模拟,研究调整内外包层参数对色散和损耗的影响.通过优化结构参数,设计了可以在1.29～1.82μm的波长范围内实现±0.5ps/(km·nm)低色散值的色散平坦光子晶体光纤,其在λ=1.55μm处,限制损耗为2.2×10-3dB/km...     

新型色散平坦光子晶体光纤设计与分析

研究了一种新改进的折射率导光光子晶体光纤的色散性能。研究表明当纤芯空气孔的孔径小于包层空气孔孔径时, 光子晶体光纤仍然通过全内反射（TIR）导光。采用全矢量平面波展开法分析光子晶体光纤的色散特性, 并设计了波长为1360 nm到1730 nm时, 色散值在-10±0.5 ps/（nm·km）之间的色散平坦光子晶体光纤, 其色散斜率在波长为1370～1740 nm时可达±0.01 ps/nm2/km。     

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。     

Photonic crystal fiber with novel dispersion properties

Our recent research on designing microstruc-tured fiber with novel dispersion properties is reported in this paper. Two kinds ofphotonic crystal fibers (PCFs) are introduced first. One is the highly nonlinear PCF with broadband nearly zero flatten dispersion. With introducing the germanium-doped (Ge-doped) core into highly non-linear PCF and optimizing the diameters of the first two inner rings of air holes, a new structure of highly non-linear PCF was designed with the nonlinear coefficient up to 47 W-1·km-1 at the wavelength 1.55 μm and nearly zero flattened dispersion of ±0.5 ps/(km·nm) in telecom-munication window (1460-1625nm). Another is the highly negative PCF with a ring of fluorin-doped (F-doped) rods to form its outer ring core while pure silica rods to form its inner core. The peak dispersion - 1064 ps/(km·nm) in 8 nm full width at half maximum (FWHM) wavelength range and -365ps/(km·nm) in 20nm (FWHM) wavelength range can be reached by adjusting the structure parameters. Then, our recent research on the fabrication of PCFs is reported. Effects of draw parameters such as drawing temperature, feed speed, and furnace temperature on the geometry of the final photonic crystal fiber are investigated.     

Proposal for Highly Nonlinear Dispersion-Flattened Octagonal Photonic Crystal Fibers

A highly nonlinear photonic crystal fiber (HNL-PCF) based on an octagonal structure with isosceles triangular-latticed cladding is proposed for the telecommunication window. The finite-difference method with anisotropic perfectly matched boundary layer is used to investigate the guiding properties. It is demonstrated that it is possible to design a simple HNL low-loss dispersion-flattened PCF with a nonlinear coefficient of the order 27 W^-1km^-1 at a 1.55-mum wavelength. According to simulation, ultraflattened dispersion of 0 plusmn 0.5 ps/nm/km is obtained in a 1.46- to 1.66-mum wavelength with low confinement losses less than 0.06 dB/km in the entire band of interest.     

新型光子晶体光纤近零平坦色散的研究

文章作者设计了一种新型的光子晶体光纤(PCF),在纤芯引入了一个小空气孔形成缺陷,并改变第一层空气孔的直径.采用平面波法研究了该PCF的色散特性,结果表明,该光纤能够得到比传统的PCF更低、更平坦的色散曲线;通过优化该光纤的结构参数,可以设计在1 350～2 010 nm波长范围内近于零的平坦色散PCF,其色散变化△D＜0.5 ps/(km·nm),在1 320～2 040 nm波长范围内色散斜率变化△D<,slope>＜0.02 ps/(km·nm<'2>).     

高非线性液芯光子晶体光纤中超连续谱的产生

提出了一种实现高非线性光子晶体光纤(PCF)的新方法,即在空芯光子晶体光纤(HC-PCF)的纤芯空气孔中填充高折射率、高非线性折射率的液态物质三氯甲烷、甲苯、二硫化碳等。利用全矢量有限元方法分析了这种液芯光子晶体光纤的模式分布及色散性质,分析得出其零色散波长可在800 nm左右调节,因此可使中心波长800 nm的钛宝石飞秒脉冲激光在这种光子晶体光纤的反常色散区传输,有利于超连续谱的产生。而且由于填充后光子晶体光纤具有较高的非线性系数,较小功率的脉冲激光就可在几毫米长的这种液芯光子晶体光纤中得到频谱范围大于1000 nm的超连续谱。     

Dispersion-flattened Bragg photonic crystal fiber for large capacity optical communication system

A novelty dispersion ultra-flattened Bragg photonic crystal fiber (PCF) has been fabricated in this paper.The fiber is composed of compound cores and periodical claddings with 11 coaxial rings.It has flattened dispersion of 8.54±1.3 ps-(nm· km)-1 in the communication wavelength range of 1460-1625 nm.Its dispersion slope alters from -0.0428 to 0.0392ps·nm-2·km-1.The low attenuation of 0.52 dB/km and low bending loss of 0.09 dB at 1550 nm of the fiber are also achieved.The Bragg PCF has enormously potential application in the fields of dense wavelength division multiplexing systems because of its superior dispersion properties and easy splicing performances.     

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。