低损耗正方晶格微结构光纤的设计

应用多极法对正方晶格微结构光纤的损耗特性进行了数值模拟,研究了包层各层空气孔直径和包层空气孔层数在1.31 μm和1.55 μm处对损耗特性的影响.研究发现,通过选择高空气填充率的结构参数可以有效地降低光纤的损耗;通过增大最外层空气孔的直径或包层空气孔层数,可在保持色散特性不变的基础上显著降低光纤的损耗.文章的计算和分析可以为设计适当色散特性的低损耗微结构光纤提供理论依据.     

全反射导光型光子晶体光纤的基模损耗研究

应用多极法对全反射导光型光子晶体光纤的基模损耗进行了数值模拟,研究了结构参量如空气孔直径、孔距和包层空气孔层数等在1.31和1.55μm处对基模损耗特性的影响.研究发现,随着波长的增大,光纤基模损耗近似呈指数增大;通过选择高空气填充率的结构和增加包层空气孔的层数,都可以显著降低光纤基模损耗.其中,包层空气孔层数对基模损耗的影响最大,空气孔直径次之,孔间距最小.     

六重对称PC光纤结构参数对基模损耗影响研究

用多极方法数值研究构成六重对称全内反射型光子晶体光纤各种结构参数对1.55μm处基模限制损耗的调节,数值结果表明包层空气孔层数、空气孔直径、间距、相对孔径对限制损耗都有影响,其中空气孔层数的影响极大,在其他参数不变时层数越多限制损耗越小.层数与间距一定时,包层空气孔直径越大限制损耗越小;层数与包层空气孔直径一定时,间距越大限制损耗越大;在层数与相对孔径一定时,限制损耗随空气孔半径与间距的同比增大而减小.     

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。     

低折射率芯PCF基模损耗的数值模拟与分析

应用多极法理论计算了低折射率芯光子晶体光纤（PCF）基模的损耗并与未掺杂芯PCF进行了比较，发现可以从损耗的角度来理解低折射率芯PCF的截止特性：传输波长靠近短波长时，模式的损耗会突然变大，从而导致基模截止；而处于长波长时，这种光纤的传输特性和普通PCF相类似。通过改变纤芯折射率的大小和包层中空气孔的大小，可以对光纤的截止波长进行调节。     

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.     

空气孔正方形排列光子晶体光纤的有限元分析

采用全矢量有限元法结合完美匹配层吸收边界条件对渐增型空气孔正方形排列的高双折射光子晶体光纤的模场分布、限制损耗及双折射特性进行了数值模拟。仿真结果显示：该种结构的光子晶体光纤可以在包层空气孔层数仅为四层的情况下即可将限制损耗控制在1.31×10E-6 dB/m附近;同时横排内层空气孔的直径的变化可以有效地改变光纤的模式双折射曲线的走向,在长波长区间这种影响更为明显。     

八角晶格光子晶体光纤的损耗特性分析

应用多极法对O-PCF的损耗进行了计算和分析,并与H-PCF进行了比较,发现相同空气填充率下,O-PCF的损耗小于H-PCF的损耗,O-PCF在能获得更大有效模式面积的同时,在损耗特性方面也更具优势;研究了包层空气孔层数、孔直径和孔间距等在1.33 μm和1.55μm处对损耗的影响,得到了损耗随各结构参数变化的规律,并总结了获得低损耗大模面积O-PCF的一般方法.     

结构参数对空心PCF带隙特性的影响

利用全矢量平面波法分析三角晶格结构空心光子晶体光纤（PCF）的结构参数包层空气孔直径d、包层空气孔间距以、包层的空气填充率F以及介电常数对光子带隙的影响。通过模拟计算发现,随着d、F、介电常数的增大以及A的减小,带隙宽度也随之增大。说明了采用何种参数配置能实现宽带隙的PCF,并模拟出在这些结构参数下的带隙分布图。     

基于四孔复合结构的PCF的特性研究

设计了一种结构简单的高非线性低限制损耗PCF(光子晶体光纤),其空气孔直径d=0.2μm,孔间距Λ=1.8μm。数值计算结果表明,通过在包层区域引入独特的四孔单元结构,在波长1.55μm处,非线性系数可达83.3W-1km-1,限制损耗低于10-9 dB/m,有效模场面积仅为1.46μm2,该PCF的高非线性效应与低限制损耗特性可以应用于超连续谱产生、非线性光学和光通信系统等领域。     

高非线性高双折射光子晶体光纤特性的理论研究

基于全矢量有限元法,设计了一种新型零色散波长为1550 nm的高非线性双折射光子晶体光纤(PCF),并分析了PCF的有效折射率、有效模面积、双折射、非线性系数以及色散特性。数值结果表明,当光纤包层孔间距Λ为1.6 μm,大空气孔直径d1为1.4 μm,小空气孔直径d2为0.74 μm和0.76 μm时,光纤的零色散波长都在1550 nm处,该PCF的双折射为4.049×10-3,非线性系数可达28.4 km-1·W-1。这种高非线性高双折射PCF,在1550 nm通信波段具有非常广泛的应用前景。     

C6v TIR-PCF基模有效面积数值研究

用多极方法数值研究了六重对称全内反射型光子晶体光纤(C6v TIR-PCF)在1.55 μm波长处基模有效面积与包层空气孔层数、直径、间距和相对孔径的关系.结果表明层数的影响较小,在单一参数变化时有效面积随空气孔直径的变大而减小,随间距的增大而变大,在层数与相对孔径一定时有效面积随空气孔半径与间距的同比增大而增大.     

有中心缺陷孔的矩形点阵PCF双折射特性研究

采用全矢量有限元法研究了具有中心椭圆缺陷孔的矩形点阵PCF(光子晶体光纤)的双折射特性。结果发现,该新型PCF的双折射特性对波长和光纤的结构参数具有较强的依赖关系,与无中心椭圆缺陷孔的矩形点阵PCF相比,在中心缺陷孔参数bc/Λ=0.075、中心空气孔椭圆率η=2.2、包层结构参数Λ=2.0μm和d/Λ=0.48时,该新型PCF具有更高的双折射。     

800nm处近零色散高非线性光子晶体光纤的设计

设计了一种用于产生超连续谱的新型高非线性光子晶体光纤结构,其光纤包层空气孔大小从内到外呈凹型分布,将最内层空气孔直径d1和最外两层空气孔直径d5和d6设置为较大值以分别获得高非线性和低损耗特性;为了降低光纤制作难度,将第二至第四层空气孔直径设置为相同.基于多极法分析了光纤包层空气孔间距Λ和各层空气孔直径对色散、非线性系数和损耗的影响规律,并设计了最佳结构参数.仿真结果表明,该结构光纤双零色散点分别为798和1260 nm,色散极大值为71.6 ps·nm-1·km-1,在0.72～1.3 μm波长范围内,色散斜率小于0.81 ps·km-1·nm-2,780 nm处的非线性系数为153.2 W-1·km-1,800 nm处损耗为3.1×10-3 dB/km,性能相比市场同类型光子晶体光纤更具优势.     

高双折射全内反射光子晶体光纤的特性研究

文章应用全矢量有效折射率方法(FVEIM)对芯区具有两个椭圆小空气孔的全内反射光子晶体光纤(TIR-PCF)进行了研究.结果表明,光子晶体光纤(PCF)的芯区折射率与包层区等效折射率的差随波长的增大而增大;固定包层空气孔的相对孔径,PCF基模的两个正交偏振态简并被打破,呈现出模式高双折射;随着芯区小空气孔椭圆率变大,模式双折射增大,PCF的总色散曲线变平坦.     

八角晶格光子晶体光纤的色散特性分析

应用多极法对八角晶格光子晶体光纤(O-PCF)的色散特性进行了数值模拟,并与空气填充率相同的六角晶格光子晶体光纤(H-PCF)进行了对比,发现O-PCF比H-PCF更易用于色散补偿;研究了O-PCF包层空气孔直径、孔间距和孔层数对色散特性的影响,得到了色散随各个结构参数变化的规律;最终选择了适当的结构参数,设计了在1.3～1.6 μm波段内具有超平坦零色散特性的O-PCF.文章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.     

类蜂巢PCF的结构参数对带隙特性的影响

PCF(光子晶体光纤)在实际拉制过程中包层会形成间隙孔。文章提出一种类蜂巢晶格结构的光纤,利用全矢量PWEM(平面波展开法)分析了该结构的圆形和正六边形纤芯的带隙特性,发现纤芯形状对带隙影响作用比较小,验证了PBG(光子带隙)主要是由包层有序排列的空气孔而形成的。计算分析了包层间隙孔直径dint、包层孔节距Λ和包层空气填充率f对带隙特性的影响。通过模拟计算发现,在一定dint范围内,增大f以及减小Λ,带隙宽度均会增大,并且带隙向高频方向移动。采用实际拉制的光纤进行模场面积计算和PBG分布的理论研究,发现该结构光纤的光主要集中在基模传输,同时在可见光波范围内存在PBG。     

工作在1550nm的全固态光子晶体光纤的设计

利用全矢量平面波展开法对三角形排布孔包层-圆纤芯结构的光子晶体光纤的光子带隙特性进行了数值模拟,对比研究了传统光子晶体光纤(空气-石英纤芯结构)和全固态光子晶体光纤(非空气-石英纤芯结构)的光子带隙(导模)与结构参数(包层孔直径dclh、包层孔间距和包层孔填充比f)的关系,设计出了一组合适的结构参数(纤芯直径dco＝5.3 m,包层孔材料的折射率nclh=1.65,dclh＝1.0 m,＝2.0 m,f＝0.7),可以使相应的全固态光子晶体光纤工作在1 550 nm的现代光通信波长上,且光子带隙可以达100 nm.     

高非线性光子晶体光纤非线性系数的分析

文章采用全矢量有限元法(FVFEM)对不同结构参数的光子晶体光纤(PCF)进行数值分析,得出了基模模场分布,进而计算出高非线性PCF非线性特性的两个重要的基本物理量:有效面积Aeff和非线性系数γ,并分析了Aeff和γ与PCF的结构参数空气孔直径d和空气孔间距Λ之间的关系.     

平坦色散低限制损耗光子晶体光纤的设计

为了得到一种新的具有低限制损耗和平坦色散的光子晶体光纤,设计了具有6层空气孔的正八边形结构,将包层分布为3种不同空气孔直径d1,d2,d3,采用多极法数值模拟了这些结构参量对其色散特性和限制损耗的影响.得列在1.3μm～1.72μm波长范围内,光纤的色散系数介于-0.1ps/(km·nm)～0.58ps/(km·nm)...