光子晶体光纤的色散特性

本文用有效折射率模型 ,分析了光子晶体光纤的色散特性 ,定量给出了光子晶体光纤双折射特性与光纤参数之间的关系 ,指出了光子晶体光纤具有多个零色散波长 ,对相关现象作出了合理的解释。     

光子晶体光纤色散特性的研究

基于标量近似理论,使用有效折射率方法对光子晶体光纤的群速度色散特性进行了详尽研究.由于光子晶体光纤是由单一材料制成,光纤的总色散便由波导色散决定,将群速度色散分为材料色散和波导色散,在分析光纤结构参数与波导色散关系的同时还讨论了剖面色散对总色散的影响.研究表明:调节光子晶体光纤包层空气柱的节距及其有效芯径,可以实现在很宽的波长范围内的单模传输,可以设计零色散光子晶体光纤和在较宽的波长段接近零色散的色散平坦光纤,以及具有较大正常色散的色散补偿光纤,尤其在零色散光纤设计时必须考虑剖面色散的影响.     

光子晶体光纤色散特性的理论研究

利用矢量有效折射率法对全内反射型光子晶体光纤的色散特性进行了系统的理论研究,着重分析了光子晶体光纤的结构参量对其色散特性的影响,提出了3种有重要应用价值的光子晶体光纤结构参量设计方案,这些设计方案的提出对于促进光子晶体光纤在光纤通信系统中的应用具有重要意义。     

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800nm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。     

光子晶体光纤的矢量有效折射率分析方法

由于具有复杂的折射率分布，光子晶体光纤一般需要采用数值方法进行研究。有效折射率方法最早用来研究光子晶体光纤的模式特征及其色散特性，但是一般采用标量近似的方法。建立了研究光子晶体光纤的矢量有效折射率方法，并用于计算光子晶体光纤的色散常数。类比于阶跃型折射率光纤，只需将电磁场所满足的相应的贝塞尔函数代入阶跃型折射率光纤所满足的矢量特征方程即可求解光子晶体光纤包层的有效折射率。采用矢量有效折射率方法的计算结果与基于有限元方法求解的数值结果和测量结果吻合得更好。     

近零平坦色散三包层光子晶体光纤的设计

为了使光子晶体光纤（PCF）在钛宝石飞秒激光器的工作波长0.80 m 和光通信窗口1.55 m 处获得宽的近零超平坦色散,使用了三包层六角空气孔环结构设计来代替普通的单包层结构。应用了改进的有效折射率法对该三包层PCF 进行了数值模拟。结果表明：三包层PCF 的色散随结构参数的微小变化而有较大的变化,因此通过对PCF 结构参数的合理调节,分别实现了在0.800.02 m 和1.550.15 m 波长范围内近零、平坦色散（色散范围0.5 ps/（kmnm）,色散斜率范围0.02 ps/（kmnm2）的结构设计。这对于光通信系统及研究飞秒激光在PCF 中的传输特性,拓展飞秒激光的研究和应用都具有重要意义。     

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.     

低损耗光子晶体光纤的研究进展

损耗是传统光纤和光子晶体光纤得以实用化的重要参量之一,降低损耗是光子晶体光纤制备的首要问题.折射率引导型光子晶体光纤的损耗由1999年的240 dB/km降至0.28 dB/km(1550 nm波长处),光子带隙型光子晶体光纤的损耗也降低到1.2 dB/km(1620 nm波长处).在对比传统石英光纤损耗来源基础上,阐述了光子晶体光纤的损耗机理,并说明了损耗降低的主要途径.     

光子晶体光纤模式特性分析

通过引入包层有效折射率的概念定义了光子晶体光纤中模式激发的判断条件；使用有限元法精确求得了光子晶体光纤的包层有效折射率和有效模折射率的数值解；给出了不同波长的光在不同结构光子晶体光纤中的模场分布，其结果与实验图样一致。     

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.     

光子晶体光纤的特性分析

利用有效折射率方法的标量近似理论对光子晶体光纤的模场分布和色散特性进行了理论分析和数值模拟,发现通过改变光纤包层结构能够改变模场分布和色散特性,对设计零色散波长向短波方向移动的光子晶体光纤和实现高速度宽带色散补偿具有重要的意义.     

锥形光子晶体光纤的基模特性分析

本文研究了锥形光子晶体光纤(TPCF)的基模演化特性,分析了包层空气填充率对其特性的影响.数值计算结果表明TPCF比常规锥形光纤更能束缚模场;在相同的拉锥条件下,包层空气填充率越大的TPCF,其模场能保持芯模的形式传输更长的距离并且其芯区能量密度也越大.而TPCF的有效面积沿锥体纵向先缓慢减小,后急剧增大,最后又减小,随着空气填充率的增大,有效面积的最大值逐渐向锥尾方向移动.同时,对色散研究表明,在整个锥体中,色散值先负向增大,后正向增大;在空气填充率较小时,其色散曲线沿锥体纵向变化平缓,而空气填充率较大时,色散曲线起伏明显;并且随着空气填充率的减小,色散曲线的最低点移向初始拉锥端.     

800 nm附近具有平坦色散的光子晶体光纤的计算与设计

采用矢量有效折射率方法设计了在800 nm附近具有平坦色散的光子晶体光纤.将光子晶体光纤的总色散分为波导色散和材料色散两部分分别计算,并利用波导色散的比例性质来改变总色散.波长800 nm是广泛使用的钛宝石飞秒激光器的工作波长,该光纤对于研究飞秒激光在光子晶体光纤中的传输特性具有重要意义.     

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。     

一维光子晶体缺陷模光场分布的色散效应

利用特征矩阵的方法推导出光在一维掺杂光子晶体中光场的分布公式,利用光场的分布公式和材料的色散公式研究了杂质色散对一维掺杂光子晶体缺陷模和禁带光场分布的影响。研究表明:杂质色散对一维掺杂光子晶体缺陷模的光场的分布会产生明显的影响,杂质色散会使缺陷模的光场的峰值明显降低,会使光场分布的半高宽明显减小。     

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。     

光子晶体光纤模式截止特性的理论分析

"无限单模传输"特性是光子晶体光纤最引人注目的特性,Birks等用有效折射率模型对其进行了合理的解释,但定量分析误差很大,而且由于进行了标量近似,填充比较大时不适用.我们仍采用该法,但作了改进:(1)有效纤芯半径和二阶模截止的归一化频率的选取更准确;(2)采用了全矢量方法.研究了光子晶体光纤的模式截止特性,得到了在不同结构参量下归一化频率与相对波数的依赖关系和二阶模截止的相对波数与结构参量的依赖关系,并由后一关系曲线及其渐近线将光子晶体光纤的工作区域划分为无限单模、单模和多模区域.结果与其它数值方法的结果一致性很好,而且方法较其它方法更为简便.     

光子晶体光纤包层基模解析解法的研究

采用传统光纤的模式分类方法可以将光子晶体光纤包层的基模归为HE11模,研究了矢量解法和标量解法在相同参数下求解的差别,计算表明在空气孔较大时标量解法会带来较大的误差.给出了新的求解包层基模时等价的圆形单胞半径的最佳取值.     

光子晶体光纤色散补偿研究

从光脉冲在光纤中的传输过程分析着手,在理论和数值模拟两方面研究了光子晶体光纤的色散补偿特性作用。结果表明,利用光子晶体光纤进行色散补偿时,光子晶体光纤要选择合适的二阶色散系数,同时脉冲的输入峰值功率对其色散补偿也有影响,为保证补偿后脉冲的质量,补偿用光纤的长度尽量小。