高双折射光子晶体光纤特性分析

建立了基于透明边界条件(TBC)的全矢量迦辽金有限元法(FEM)分析二维光子晶体光纤(PCF)的模型,并对椭圆芯等5种高双折射光子晶体光纤基模的模式双折射、限制损耗及色散特性进行了数值分析和比较.通过减小内包层中沿x方向的空气孔,增大沿y方向的空气孔构成的一种光子晶体光纤的模式双折射在波长1550 nm处高达5.96×10-3,而椭圆芯光子晶体光纤为1.52×10-3.研究表明,可通过增加内包层中两个正交方向上空气孔的尺寸差来获得高双折射;同时还得出内包层中放大的空气孔减小限制损耗,增加色散,而减小空气孔尺寸带来的影响则刚好相反;内包层上空气孔数量越少,色散越平坦.     

折射率导模高双折射光子晶体光纤的偏振特性

本文应用全矢量模型,研究一种折射率导模高双折射光子晶体光纤的特性.重点研究了该种光纤的偏振特性,包括基模场的线偏振特性,模式的双折射及偏振模色散.研究表明,由于在包层中采用两种不同尺寸的空气孔,基模中两个正交偏振模简并被打破,呈现出较高的模式双折射,模式双折射比普通的保偏光纤高至少一个量级,在波长1540nm,其拍长可达0.4067mm.改变光子晶体光纤的结构参数,将获得更高的双折射和更大的群时延差.分析结果与实验测量结果相吻合.     

PPCF宏弯损耗特性的分析

利用矢量有效折射率法模拟了光波在塑料光子晶体光纤（PPCF）内的传输情况，讨论了包层有效折射率与光纤结构的关系，分析了不同结构参数下的PPCF的宏弯损耗特性。     

新型六角点阵光子晶体光纤的高双折射低损耗特性

设计了一种新型六角点阵光子晶体光纤,该光纤在波长1 350～1 800nm范围内呈现高双折射低损耗大负色散。采用全矢量有限元法结合各向异性完美匹配层边界条件,对其双折射、约束损耗、色散、非线性和模场等特性进行了数值模拟。研究表明,新设计的光纤对模场有很强的约束能力,在波长1 550nm处双折射高达2.08×10-2,模约束损耗接近10-1 dB·km-1,负色散值高达-910ps·km-1·nm-1,模场面积高达2.67μm2,非线性系数仅有0.043m-1·W-1。该光纤将在光纤激光器、光纤放大器、光滤波器和光纤传感系统方面有重要的应用。     

Birefringence Characteristics of Squeezed Lattice Photonic Crystal Fibers

By using the supercell lattice method, we investigate the influence of the squeezing lattice on the birefringence characteristics of photonic crystal fibers (PCFs). We first define the concept of squeezing ratio and then present a model, with which several types of PCFs are simulated. Simulation results show that the squeezing of PCFs' lattice with the uniform air holes in the cladding can break the multifold symmetry of PCFs and make PCFs highly birefringent. Furthermore, it is reported for the first time to our knowledge that the polarity of PCFs' birefringence can change several times as the air-hole diameter changes.     

一种高双折射低损耗大负色散光子晶体光纤的设计

设计了一种新型光子晶体光纤结构,该光纤包层包含六个由不同形状空气孔组成的轴对称的三角晶格,并在中间沿x轴引入一排大小不同的椭圆空气孔,实现了高双折射、低限制性损耗和大负色散特性。构建了该光子晶体光纤的有限元模型,基于该模型研究了中心两个空气孔的偏转角对LP₀₁模和LP₁₁模的模场分布、双折射系数、限制性损耗和色散系数的影响。研究表明,在偏转角α=90°时该型光纤具有最优性能,即LP₀₁模可在波长为1550nm处获得高达3.618×10-2的双折射、仅为1.999×10-14dB/m的限制性损耗以及低至-764ps/(nm·km)的大负色散,其综合传输特性优于现有典型光子晶体光纤。     

椭圆孔光子晶体光纤的偏振特性

摘要采用正交函数算法，提出了一种新型椭圆孔光子晶体光纤的本地正交函数模型。采用两种周期性结构的叠加构造超格子，用以表征光子晶体光纤(PCF)的横向折射率分布，同时将横向电场展开为Hermite-Gaussian函数。从电磁场的波动方程出发得到关于传播常数的本征方程。进而得到光子晶体光纤的传播常数、模场分布、偏振特性等传输特性。应用此模型讨论了椭圆孔光子晶体光纤基模两个偏振模式的双折射和群速度走离特性。研究表明，椭圆孔光子晶体光纤具有较大的模式双折射和群速度走离，双折射、群速度走离与频率的依赖关系和普通保偏光纤不同。另外椭圆孔光子晶体光纤还可实现在单模区同时保持高双折射和零群速度走离，可用于研究光纤的非线性。     

高双折射光子晶体光纤的偏振特性研究

基于超格子构造法，采用全矢量模型研究具有中心缺陷孔的椭圆孔光子晶体光纤(EHPCF)的偏振特性。研究表明，与相同结构参量的椭圆孔光子晶体光纤相比，具有中心缺陷孔的椭圆孔光子晶体光纤具有更大的模式双折射和走离参数。双折射、走离参数与频率的依赖关系与普通保偏光纤存在很大差别。走离参数在低频区出现零走离点，这为在该光纤中既保持高双折射又实现零走离单模运转提供了可能。适量增加中心缺陷孔，包层椭圆孔的椭圆率及面积可以获得高的双折射和大的走离参数。     

Ultrahigh Birefringent Photonic Crystal Fiber With Ultralow Confinement Loss

A photonic crystal fiber (PCF) with circular air holes in the fiber cladding and elliptical air holes in the fiber core is proposed. According to calculation, both ultrahigh birefringence (larger than 0.01) and ultralow confinement loss (less than 0.001dB/km) can be achieved simultaneously over a large wavelength range for a PCF with only four rings of circular air holes in the fiber cladding. The confinement loss in this PCF can be effectively reduced while the birefringence almost remains the same. The proposed design of the PCF is a solution to the tradeoff between the birefringence and the confinement loss for the originally reported highly birefringent elliptical-hole PCF. Moreover, an approach to modify the effective index of fiber core is also suggested in this letter     

Tailoring Dispersion and Confinement Losses of Photonic Crystal Fibers Using Hybrid Cladding

We present a hybrid cladding photonic crystal fiber (PCF) for shaping nearly zero ultraflattened dispersion and low confinement losses in a wide range of wavelengths. The finite difference method with anisotropic perfectly matched boundary layer is used to investigate the guiding properties. It has been shown theoretically that it is possible to obtain nearly zero ultraflattened dispersion of ${hbox{0 }} pm {hbox{0.25}} ~{hbox{ps}}/{hbox{nm}}/{hbox{km}}$ in a wavelength range of 1.44 to 2.0 $ mu{hbox{m}}$ with low confinement losses less than 0.005 dB/km within the entire band of interest from a five-ring hybrid cladding PCF.      

光子晶体液晶光纤的光波导特性

在光子晶体光纤芯区的圆空气柱中填充向列相液晶,用电场控制液晶分子的排列方向,构成了一种光子晶体液晶光纤.用阶跃有效折射率模型研究了电场、工作光波长及光纤结构参数对可调光子晶体液晶光纤的双折射和模式截止特性,并用E7液晶进行了数值计算.结果表明这种光纤的双折射值随电场增大而增大,增大电场和减小光波长可使光纤由单模传输变成多模传输,减小包层中空气孔的相对孔径引起光纤中单模与多模界面向短长波方向移动,包层的相对孔径小于0.14左右时光纤出现无截止单模传输,此值小于没有液晶填充PCF出现无截止单模传输时的包层相对孔径,电场的变化不会对无截止单模传输产生影响.     

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.     

光子晶体光纤

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

一种新结构光子晶体光纤的双折射特性研究

在普通正六边形光子晶体光纤的基础上,通过改变x轴方向空气孔的大小及分布构造了一种新结构的光子晶体光纤。利用多极法对该光子晶体基模的模场分布及双折射进行了数值计算,分析了光波长与结构参数对双折射的影响,同时对光子晶体光纤的色散特性进行了研究。结果表明,通过改变x轴方向空气孔的大小以及分布结构使光子晶体光纤比普通六边形结构光子晶体光纤的双折射率明显提高,并且具有较低的宽带反常色散,在光纤双折射效应的应用和光学器件的研制等方面具有独特的优势。     

Highly Birefringent Photonic Crystal Fibers With Ultralow Chromatic Dispersion and Low Confinement Losses

Highly birefringent photonic crystal fibers (PCFs) with low confinement loss with ultralow and ultraflattened chromatic dispersions at wide wavelength band are presented. The transverse electric field vector distributions of two linearly polarized fundamental modes, their effective indices, modal birefringence, confinement losses and chromatic dispersion of the proposed PCFs are reported by using full-vector finite-element method (FEM). Significant improvements of PCFs in terms of the birefringence, chromatic dispersion and confinement losses are demonstrated by careful investigation of all air holes in each ring, air holes diameters and hole-to-hole spacing. In addition to this, the polarization beat length results of the proposed PCFs are also reported and discussed thoroughly.     

光子晶体光纤长周期光栅的特性

将修正的矢量等效折射率模型和耦合模理论相结合,系统地研究了光子晶体光纤长周期光栅(PCFLPG)的特性.验证了光子晶体光纤长周期光栅的双谐振峰特性;定量地研究了光子晶体光纤结构参数如空气孔间距、相对孔径比和光栅参数如光栅周期、光栅长度、折射率调制深度和光栅啁啾量对光栅谐振峰强度和谐振波长的影响.研究结果为光子晶体光纤长周期光栅在光纤通信、光纤传感等方面的应用提供了理论依据.     

聚合物光子晶体光纤

石英基光子晶体光纤是目前人们制造最多的光子晶体光纤,与传统结构的石英通信光纤相比具有许多优异性能,在众多领域,尤其是在短距离数据传输和色散补偿器件中有重要的应用。借鉴石英基光子晶体光纤而诞生的聚合物光子晶体光纤同时具有石英光子晶体光纤和传统聚合物光纤所无法比拟的光学性能,可以应用于现代光通信系统,尤其是光纤局域网建设中。简要介绍了石英光子晶体光纤的性能,重点阐述了诞生刚刚3年的聚合物光子晶体光纤的光学性能、制备技术、应用现状和潜力。     

Tunable Polarization Properties of Hybrid-Guiding Liquid-Crystal Photonic Crystal Fibers

Tunable polarization properties in hybrid-guiding photonic crystal fibers infiltrated with nematic liquid-crystalline materials are theoretically investigated, both in the case of uniform switching of the liquid crystal molecules and for realistic nematic director patterns. It is demonstrated that the bandgap formation mechanism and the modal transmission properties in such fibers offer the possibility for electrically switchable, wavelength-selective single-polarization and/or zero to extremely high-birefringence guidance.     

光子晶体光纤的温度特性数值模拟

提出了基于二阶透明边界条件(2nd TBC)的二维矢量伽辽金有限元法(FEM),并用其对任意横截面形状和折射率分布的光纤进行了模式分析。二阶透明边界条件与一阶透明边界条件(1st TBC)相比,提高了光纤模式限制损耗(CL)的精度,与多极法(MM)计算结果的相对误差在10%以内。对单模光子晶体光纤(PCF)温度特性进行了数值模拟,得出光子晶体光纤有效折射率neff,有效半径Reff和限制损耗随温度变化的近似公式,研究表明当折射率温度系数ξ在所研究的波长和温度范围内变化不剧烈时neff随温度升高线性增加,增加量与波长λ,光子晶体光纤空气孔直径d和孔距Λ无关;温度变化对光子晶体光纤色散特性无影响;Reff随温度升高线性减小,减小量与ξ,温度增量ΔT,Λ2,λ2成正比,与d成反比;限制损耗随温度升高线性减小,减少量与ξ,ΔT,限制损耗成正比,在大d/Λ,长波长处限制损耗随温度变化较快。