光子晶体薄板波导导模的固有损耗特性研究

利用波导模展开法计算了强介质比光子晶体薄板波导中的固有损耗。在导模高群速度的频段中,辐射损耗随着晶体中空气比的增加而增加,随着波导宽度的增加或薄板厚度的增加而减小,而且可以计算得到在靠近模式色散中微小带隙处的损耗与复频率的关系,计算得到的损耗与si薄板中所测的结果十分吻合。     

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.     

微结构光子晶体光纤中的TE模传输

通过光子能带带隙和传输模式的数值模拟分析,研究了空芯和实芯微结构光子晶体光纤中,横电模TE作为基模传输的可能性,得出了TE模作为基模传输的基本条件为：只有当光纤包层第二禁带部分落在纤芯折射率分界线以上时,才能保证将光束缚在纤芯中传输,同时其传输的基模才是横电模TE;若在包层第一禁带,其传输的将是混合模HE11。     

全固态带隙结构光子晶体光纤中非线性过程的数值模拟

全同态带隙结构光子晶体光纤能够同时提供大模场面积和可控色散特性,为高功率下的非线性传输过程提供了一种新的介质,尤其在构成全光纤色散补偿和高功率孤子传输器件方面具有重要的应用价值.利用改进的广义非线性薛定谔方程数值模拟了全固态带隙结构光子晶体光纤中的非线性过程,分析了这种光纤中由于带隙特性和色散特性的共同作用,对飞秒激光非线性传输过程的影响,其中最明显的效应就是带隙特性对孤子自频移有很强的抑制作用.进一步详细讨论了入射脉冲峰值功率、带隙宽度以及带隙中心位置对非线性传输过程的影响.     

双周期Bragg光纤的研究

本文在常规Bragg光纤结构的基础上提出一种双周期Bragg光纤,它的包层是由两个具有不同周期性结构的内外包层组成。利用传输矩阵法和渐进矩阵法相结合的方法,通过数值计算,理论分析了这种双周期Bragg光纤的损耗和波导色散特性.结果表明,它的泄露损耗随波长变化规律不同于常规Bragg光纤,而内包层的结构对波导色散有较大影响。     

光子晶体太赫兹波导的损耗特性

提出了一种新型光子晶体太赫兹(THz)波导,该波导包层为硅介质中含有按三角形格子周期排列的空气孔,纤芯为有机材料聚乙烯(PE).应用平面波法(PWM)分析了这种光子晶体太赫兹波导的带隙结构,研究了空气填充率变化对光子带隙(PBG)结构的影响;然后应用频域有限差分法(FDFD)对不同参数太赫兹波导的损耗进行了计算.结果表明,这是一种适合太赫兹波传输的带隙效应波导,选择较高填充率,较大孔间距,较多周期结构层数可以得到较低的泄漏损耗,选取合适的参数损耗最低值可以达到1.5 dB/km.     

等离子体填充二维金属光子晶体色散特性研究

 提出了等离子体填充的二维金属光子晶体模型,采用时域有限差分法研究了等离子体填充的二维正方晶格和三角晶格金属光子晶体的色散和带隙特性.对比分析了两种结构中等离子体密度对TM及TE模式传播特性的影响规律.研究发现,由于背景等离子体的引入,二维金属光子晶体的色散曲线明显往高频方向移动,等离子体密度的改变可同时控制TE和TM模的带隙位置和禁带宽度.这些特性使得二维等离子体金属光子晶体在设计可调谐光子晶体器件方面具有潜在的应用价值.     

中央空气纤芯半径对PBG-PCF基模特性调节研究

为数值研究中央空气纤芯半径对六重对称带隙导光型光子晶体光纤基模特性的调节,采用全矢量平面波与多极方法分别计算出该类光纤的带隙结构及不同中央空气纤芯半径时可能存在基模的有效折射率,由有效折射率分析了基模色散、非线性和限制损耗特性。数值结果表明,中央纤芯半径越大,色散越大,长波长段色散随入射波长在零色散附近振荡变化,在某一特定波长时非线性系数随中央纤芯半径的增大而增大;基模限制损耗总体随入射波长的增大而减小,在某些纤芯半径处出现振荡特性。     

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.     

带隙型光子晶体光纤的研究进展

阐述了带隙型光子晶体光纤(PBG-PCF)的发展历史、导光机制和三角形结构光子带隙光纤的特点;较全面地讨论了带隙型光子晶体光纤的特性;重点讨论了现有带隙型光子晶体光纤损耗较大的原因及进一步减小损耗的方法.     

空位缺陷对PBG型THz光子晶体光纤特性的影响

研究空位缺陷对PBG型THz光子晶体光纤(PBG-TPCF)的带隙和泄漏损耗两种特性的影响.计算表明空位缺陷都使PBG-TPCF的带隙宽度减少并使中心频率不同程度地上移;最低损耗点由于带隙的移动作相应的改变,并且泄露损耗变大.通过分析空位缺陷对带隙和泄露损耗的影响,得出在包层比较多的情况下,空位缺陷离PBG-TPCF纤芯越远对PBG-TPCF的影响越小.仿真结果表明空位缺陷在PBG-TPCF包层的第5层时及外围层时对PBG-TPCF的影响将很小以至于可以忽略.     

一种基于光纤光栅传输色散特性的可调谐色散补偿方案

分析了光纤光栅在禁带附近的光特性,提出了一种基于光纤光栅传输色散特性和应用变特性的新的色散补偿方案－级联光纤光栅可调谐色散补偿;从理论和实验两方面分析了它的色散补偿的可调谐性,并进行了数值模拟;讨论了这种方案在光纤通信方面特别在密集波分复用系统中的应用前景。     

2 μm波段7-cell空芯光子带隙光纤的特性研究

扩大传输容量已然成为现代光通信技术发展的首要任务.2 μm波段属于人眼波段,并具有大气通信窗口,是未来光通信系统亟待开发的领域.软玻璃材料相比于石英玻璃,具有更宽的透光范围,并且可扩展到中红外波段,恰好配合2 μm波段光通信系统.空芯光子带隙光纤(hollow core photonic bandgap fiber,H...     

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.     

一种闭环控制的光纤光栅动态色散补偿仪

利用啁啾光纤光栅的应变调谐特性，将色散补偿的啁啾光纤光栅斜贴于悬臂梁的侧面，通过应力实现啁啾量调整而改变其色散补偿量的大小，同时利用固定在同一悬臂梁的均匀布拉格光栅传感器，实现了闭环自动控制色散补偿量，研制出了一种新型的光纤光栅动态色散补偿仪。该色散补偿仪工作在1550nm波段，典型性能数据为：色散动态补偿范围-1000-1680ps／nm，插入损耗小于1．5dB，动态调谐步进响应时间小于50ms，基本上能满足10Gb／s光纤通信系统中色散动态补偿的要求。     

左右手材料光子晶体能带结构及表面波色散关系

根据平面波展开的传输矩阵理论及布洛赫定理,通过参数匹配的方式,研究零平均折射率及表面含覆盖介质层条件下左右手材料光子晶体的能带结构和表面波的色散关系,结果表明:零平均折射率条件下,左右手材料光子晶体不同于正折射率材料光子晶体,能带结构中出现半封闭状禁带、封闭状禁带和通带,且通带中的分立能级沿着低频方向呈现振荡衰减和多重简并趋势,能带结构沿着波矢绝对值增大方向趋于简并至消逝。添加表面覆盖介质层的左右手材料光子晶体支持正反表面波和反向表面波的传播,部分半封闭状或封闭状禁带边缘出现简并能级分裂,形成禁带中斜率有正有负的分立色散曲线。表面覆盖介质层厚度可调制色散曲线的频率位置和数目,随覆盖介质层厚度增大,分立色散曲线向波矢减小方向移动,且高频区域半封闭状禁带中的色散曲线在覆盖介质层厚度达到一定数值时还出现耦合分裂现象,但覆盖介质层厚度变化对能级的多重简并和通带与禁带的简并态不产生影响。左右手材料光子晶体的能带结构特点和表面波色散特性,可为新型光波导器件的研究和设计等提供指导。     

色散对圆柱形光子晶体波导传输模式的影响

利用材料的色散关系和特征矩阵法研究了一维圆柱形光子晶体波导中TE波和TM波模式禁带的变化特征,得出了TE波和TM波模式禁带随色散强度、色散厚度的变化规律.色散强度和色散厚度都会对一维圆柱形光子晶体波导中TE波和TM波的模式禁带产生影响.利用TE波和TM模式禁带随色散强度、色散厚度的变化规律,可实现对一维圆柱形光子晶体波导中TE波和TM波各传输模式的有效控制.     

混合双包层高双折射光子晶体光纤的特性

提出了一种新型的混合双包层结构的光子晶体光纤。利用多极法对光纤基模的模场分布、双折射、限制损耗及色散特性等进行了数值模拟,通过调节包层空气孔的孔径大小可以有效地控制光纤的双折射和限制损耗特性。结果发现:新设计的光纤具有高双折射低限制损耗特性,光纤结构参数为=1.0 m,d1=d2=d3=0.8 m时,该光纤在C波段（1.53~1.565 m）及L波段（1.57~1.62 m）呈现负色散及负色散斜率。在波长为1.55 m处,双折射高达10-2,限制损耗小于10-5 dB/m。     

C波段色散补偿光子晶体光纤的研究和设计

设计了一种新颖结构的双层芯色散补偿光子晶体光纤。此光纤在整个C波段具有高负色散特性。通过合理选取双层芯光纤的外层芯层数,同时优化孔间距和空气孔直径,设计的光纤在C波段的色散值在-520ps/(km.nm)和-390ps/(km.nm)之间近似线性变化,残余有效色散系数近似为零,相关色散斜率(RDS)在0.0032nm-1的色散补偿光纤,其RDS值与标准单模光纤匹配,有效模场面积优于常规色散补偿光纤,可以对其长度30倍以上、用于宽带传输的标准单模光纤进行良好的色散和色散斜率补偿。