空心布拉格光纤及其在传感应用中的研究进展

基于一维光子带隙(PBG)效应导波机制的空心布拉格光纤(HC-BFs)具有灵活方便的带隙调控能力和优良的宽带低损耗传输特性,作为一类独特的光子带隙型空心光纤,在光波传输、色散管理与控制、光纤型器件和传感检测等领域表现出巨大的应用潜力.从光纤波导结构设计与导波模式传输特性、包层材料构成与光纤制备工艺,以及基于气态或液态被测物质填充中空纤芯的痕量气体检测和生化传感中的应用等方面对HC-BF研究的发展历程和新进展进行了综合评述.     

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.     

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.     

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。     

光子晶体波导定向耦合光功分器的设计与优化

基于波导定向耦合原理设计了一种全新的光子晶体波导定向耦合光功分器.采用时域有限差分法对这种器件的光波传输特性进行了数值分析,结果表明:本征模色散曲线之间相交;器件的尺寸比传统光功分器更小;入射到光功分器的能量平均分配到输出端,且光波透射率高达95%.这些优异特性对于制造大带宽、高透射率和结构紧凑的光电器件具有极大的应用价值.     

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。     

光子晶体光纤的设计与应用研究综述

光子晶体光纤具有较强的可设计性,一般通过改变光子晶体光纤包层中空气孔的大小、形状或者排列方式对光纤的传输特性进行调节,以此实现高双折射、高非线性、平坦色散及低限制性损耗等特性。光子晶体光纤的传输特性在不同领域中具有较大的应用价值,如分布式传感、飞秒激光器和气体传感器等。文章首先介绍了光子晶体光纤的结构特征以及与普通单模光纤的区别,在此基础上针对各种典型的光子晶体光纤结构分析了其色散和非线性等传输特性。详细介绍了基于光子晶体光纤的分布式光纤传感、飞秒激光器和气体传感器的传感机理以及达到的传感性能,并与非基于光子晶体光纤的传感器的传感性能进行了比较,验证了基于光子晶体光纤传感器的优异性能。最后对光子晶体光纤的发展及应用进行了总结与展望。     

光子晶体光纤的基本特性与应用

光子晶体光纤(PCF)独特的结构和导模机制使它具有了许多普通光纤所不具备的优越特性。根据不同的导模机理,分别论述了基于全内反射和光子禁带效应导光的光子晶体光纤的损耗、色散、非线性等基本特性,并探讨了它们的重要应用价值和发展前景。     

光子晶体光纤的现状和发展

光子晶体光纤(PCFs)具有很多在传统光纤中无法实现的特性,成为近些年光学和光电子学的研究热点.对光子晶体光纤十几年的发展历史进行了简要的回顾,介绍了光子晶体光纤领域中的一些基本概念,光子晶体光纤的分类及光子晶体光纤的制备工艺.重点论述了光子晶体光纤的无限截止单模传输特性,可调节的色散特性,大模面积特性,高双折射特性和高非线性特性及其在非线性光学和光子晶体光纤激光器等方面的应用,并对发展前景进行了展望.     

光子晶体光纤的导光原理、特性、应用及研究方向

与普通光纤相比，光子晶体光纤具有无休止单模传输、极大的色散、高双折射和极好的光学非线性等特性，因此近年来受到人们的广泛关注。简要介绍了光子晶体光纤的导光原理、特性、应用及研究方向。     

光子晶体光纤光栅制备方法最新进展

详细阐述了国内外几种典型光子晶体光纤光栅的制备方法，如紫外曝光法、热激成栅法、机械压力法、双光子吸收法．并分析了各自的优缺点，还分析了光子晶体光纤布拉格光栅、长周期光栅的模式耦合特性。研究表明：光子晶体光纤光栅具有对外界折射率不敏感的特性，且在纯硅纤芯写制的光栅还具有对温度不敏感的特性。简要介绍了光子晶体光纤光栅在光通信及光传感领域中的应用，并对基于光子品体光纤光栅的新型光子器件进行了展望。     

选择性填充光子晶体光纤应变特性研究

微结构的光子晶体光纤,通过填充光敏等功能材料,具有可调谐、全光纤结构和易于集成等优点,是光纤光子器件发展的重要方向.毛细管法将高折射率的匹配液,填充到空心光子晶体光纤中邻近纤芯的空气孔中,两端熔接单模光纤,制成高灵敏的应变传感器.实验表明,当填充30mm长,折射率为1.508的匹配液时,测得应变灵敏度约为每应变4.36pm.实验结果与仿真结果相符,这种装置可用于高灵敏的应变传感.     

空芯光子晶体光纤导波模式特性分析

采用平面波展开法研究了空芯光子晶体光纤(HC-PCF)的导波模式特性。结果表明,在包层带隙范围内,当导波模的纵向相位传播常数 满足一定条件时,才能在HC-PCF纤芯中形成稳定的基模传输;并且,纤芯基模的模场分布与光波长有关,当光波长位于纤芯基模传输曲线中央时,光波能量被很好地约束在纤芯中,而当光波长位于纤芯基模传输曲线的上下边沿时,光波能量将向包层中漏泄。     

光子晶体光纤的研究新进展及其应用

光子晶体光纤由于具有传统光纤无法比拟的奇异特性,吸引了学术界和工业界的广泛注意,其研究在短短的十年内取得了很大的进展。本文阐述了光子晶体光纤的一些独特的光学性质、制作技术及其理论研究方法,介绍了关于它的最新成果,并展望其学术研究和应用前景。     

光子晶体光纤的研究与应用

从光子晶体的概念出发,概述了光子晶体的特征及分类,并与自然晶体进行对比.通过引入光子晶体光纤的概念,分别介绍了光子带隙光纤与改进的全内反射光纤的基本结构及导光原理,并阐述了两类光子晶体光纤的主要特点及在通信、光器件、光信息处理等方面的应用.     

Experimental investigation of hollow-core photonic crystal fibers with five photonic band-gaps

The hollow-core photonic crystal fibers （HC-PCFs） with integrity structure have been fabricated with an improved twice stack-and-draw technique. The transmission spectrum shows that five photonic band-gaps within 450-1100 nm have been obtained.And the green fight transmission in the HC-PCFs has been observed remarkably.     

Guided properties and applications of photonic bandgap fibers

The authors have reviewed some of their recent studies on photonic bandgap fibers (PBGFs). PBGFs that confine light in the core by the photonic bandgap effect of cladding have potential applications in various photonic devices. In this paper, the guided properties and tuned mechanics of anti-resonant PBGFs are theoretically illustrated. The special coupling properties in multi-core PBGFs, such as decoupling and resonant coupling effect,are then introduced. Finally, fiber Bragg grating inscribed in all-solid PBGFs is theoretically and experimentally studied, and special resonant characteristics are also observed.     

Photonic nano-device for optical signal processing

Micro/nanostructure photonic devices offer a variety of enabling properties,including low powerconsumption,cost-efficient,compact size,and reliability.These distinctive features have been exploited in a wealth of applications ranging from telecommunication and optical interconnect to photonic network on chip.In this paper,we review two main classes of micro/nanostructure photonic devices,to provide the kinds of functions for optical signal processing.     

掺铒光子晶体光纤非线性的研究

为了研究光子晶体光纤的纤芯中掺稀土离子Er3+后对其非线性系数的影响,采用全矢量等效折射率模型的方法,通过对空气孔半径r、空气孔间距Λ、等效纤芯的折射率n和空气填充率等结构参量的调节,对非线性系数随这些参量的变化进行了数值计算和讨论,得到了结构参量对非线性的影响及其变化规律。结果表明,在光子晶体光纤的纤芯中掺稀土离子Er3+,可以提高光子晶体光纤的非线性;通过调节结构参量,可以灵活地调整掺铒光子晶体光纤的非线性,从而能够得到更具实用价值的光子晶体光纤。