接近于零色散的色散平坦光子晶体光纤的数值模拟与分析

基于标量近似理论利用有效折射率方法对低空气填充率的光子晶体光纤 (PCF)的色散特性进行了数值模拟。发现通过调节光纤包层的空气穴节距或空气穴大小可以有效地调节光子晶体光纤的色散特性 ,可以实现光子晶体光纤零色散波长向短波方向 (小于石英材料的零色散波长 1 2 7μm)移动 ,甚至在光通信波段出现两个零色散波长 ;可以设计在光通信波段接近于零色散的色散平坦光子晶体光纤 ,其色散系数D的绝对值在 1 2～ 1 7μm波长范围小于 2 0 ps·km-1·nm-1,其色散斜率D′的绝对值小于 0 0 2 ps·km-1·nm-2 。     

近零超平坦色散填充光子晶体光纤的温度特性

利用矢量光束传输法研究了温度对填充乙醇六边形折射率引导型光子晶体光纤色散、有效面积和非线性的影响。结果表明:温度对色散平坦区域内的色散影响比较大,而且温度越高,色散平坦区间变宽;在平坦区域的短波长范围,温度对色散的影响变化更大,曲线更平坦;温度在长波长比短波长处对光模场面积和非线性系数影响更大;在平坦区域某一波长处,随温度的增加,色散和非线性系数随着升高。研究结果为设计新型光通信和光传感器件提供了理论参考。     

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>).     

基于光子晶体光纤的色散补偿和色散平坦技术

本文介绍了在各种结构参数下光子晶体光纤的色散特性，总结了实现光子晶体色散补偿光纤和光子晶体色散平坦光纤的各种设计方法。利用光子晶体光纤结构设计的灵活性，可以设计出具有各种色散曲线的光子晶体光纤，而这些光纤大略可以分成两类：空气孔直径大小一致的普通光子晶体光纤和空气孔直径大小变化的光子晶体光纤。从数值仿真的结果来看，如果选择适当的空气孔分布结构，空气孔直径大小变化的光子晶体光纤可以具有非常优异的色散补偿和色散平坦特性。这些数值仿真为实际的光子晶体的制作提供了参考。     

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.     

色散平坦光子晶体光纤的研究进展

光纤的色散管理与控制是设计光电子器件中必须考虑的重要因素.光子晶体光纤(PCF)作为一种新颖的光传输介质,由于其自由的结构设计,使它在色散控制与管理方面优于常规的通信光纤,因此在很多方面有巨大的应用前景.介绍了改变PCF的几何结构对其色散的控制以及实现平坦色散的实例,着重回顾了近年来PCF在色散平坦方面的结构设计,总结...     

低损耗近零超平坦色散光子晶体光纤的设计

设计了一种用于买现低损耗、近零超平坦色散特性的光子晶体光纤结构,这种结构光纤包层空气孔层数少,内三层空气孔直径相同,制作过程简单;应用多极法研究了此结构PCF各个参数特别是最外层空气孔直径对色散和损耗特性的影响,通过优化结构,设计出了在1.3μm至1.65μm波长范围内色散绝对值小于0.5ps/（nm.km）,1.55μm处损耗为4.5dB/km的低损耗近零超平坦色散光子晶体光纤。     

高非线性平坦色散光子晶体光纤的研究

为了研究最内层空气孔的大小以及空气孔的占空比改变对光子晶体光纤的非线性系数、色散的影响,采用全矢量有限元方法,进行了理论分析和实验验证,取得了非线性系数、色散系数随频率和结构参量的变化数据。结果表明,三角晶格结构的非线性系数大,色散较平坦,能够在400nm~1160nm保持单模传输,非线性系数达到172km-1·W-1,在0.65μm~1.0μm范围内具有超平坦色散。这一结果对光通信领域的研究是有帮助的。     

光子晶体光纤与光通信相关的奇异色散特性

文章首先阐述光予晶体光纤奇异色散特性的物理成因和理论研究方法,然后重点说明和光通信系统应用领域相关的3种色散特性：短波零色散、近零超平坦色散和能够高效地补偿标准单模光纤正色散的高负色散。     

高非线性色散平坦光子晶体光纤的研究

利用矢量等效折射率法计算了空气孔间距和空气填充率对非线性系数以及波导色散的影响,通过计算发现孔间距对波导色散曲线的走向起决定性作用,而空气填充率的影响主要是使得波导色散大小和位置发生变化,同时减小孔间距以及增大空气填充率都会提高非线性系数,最终设计出了几种不同特性的800nm处色散平坦高非线性光子晶体光纤。     

光子晶体光纤色散的有限差分法研究

采用基于半矢量波动方程的有限差分法研究了光子晶体光纤(PCF)的色散特性。利用中心差分格式将半矢量波动方程转化为矩阵的特征值问题，进而得到光纤的模式特征和传播常数，并对计算结果进行了分析。数值计算结果表明，半矢量的有限差分法与全矢量的有限差分法和有限元方法求解的数值结果以及测量结果吻合得很好，而比基于标量方程的有效折射率模型得到的结果更为精确，为进一步设计具有适当色散特性的光子晶体光纤提供了理论计算工具。     

光子晶体光纤色散特性的多极法研究

应用多极法对折射率导模型光子晶体光纤的色散特性进行了数值模拟.与实验数据对比,验证了该计算方法的准确性.研究了结构参量孔径d、孔距Λ和包层空气孔层数Nr对光子晶体光纤色散特性的影响;分析表明,通过改变包层空气孔直径d或空气孔间距Λ,可使光子晶体光纤零色散波长移动;当包层空气孔层数Nr较小时,Nr不同的各光纤色散特性差别极大;当Nr足够大时,将不再影响光子晶体光纤的色散特性.本文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.     

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.     

基于FDTD方法的光子晶体光纤色散特性分析

基于电磁场时域有限差分法(FDTD)计算光子晶体光纤(PCF)的方法, 分析了运用该方法时需要注意的一些问题, 特别是关于晶格位置、晶格上各个电磁场分量的分布以及完全匹配层(PML)中在边界处的电磁场的处理。以此为理论依据分析了一种纯石英材料双层芯PCF, 对这种光纤的传输特性进行了详细的数值模拟。通过调整光纤的结构参数, 设计出大负色散值的宽带色散补偿光子晶体光纤(DCPCF)。数值模拟结果显示在1530～1565 nm波长范围内其色散值在-400和-600 ps/(km·nm)之间变化, 达到了具有相同有效模面积的普通色散补偿光纤(DCF)的5倍。在整个C波段可以有效补偿长度25倍以上的标准单模光纤(SMF), 其色散剩余量在±1.0 ps/nm·km以内。该种结构的PCF对于制作高增益和宽带色散补偿于一体的集中式光纤放大器具有十分重要的意义。     

光子晶体光纤在光通信中的色散补偿应用

通过合理设计可使光子晶体光纤具有较大的负色散,利用这一特性可以制作新型光纤器件,用于现代光纤通信系统的色散补偿,这可大大缩短色散补偿光纤的长度。阐述光子晶体光纤在现代宽带光通信系统的色散补偿技术中的应用潜力,并说明如何设计光子晶体光纤的几何结构来补偿目前商用光通信系统中传输光纤的色散。     

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。     

光子晶体光纤

介绍了光子晶体光纤的历史、概念、特点及数值处理方法,也简单地阐述了光子晶体光纤的制作方法及其进展.