高非线性色散平坦光子晶体光纤的理论研究

为了研究光子晶体光纤结构参数对非线性系数及色散特性的影响,采用全矢量等效折射率模型,进行了理论分析,研究发现,通过调节结构参数可以灵活设计波长在820nm附近具有较大非线性系数和较低色散值的高非线性色散平坦光子晶体光纤。结果表明,高非线性色散平坦光子晶体光纤的研究前景十分可观。     

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。     

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。     

高非线性色散平坦光子晶体光纤的理论研究和数值模拟

利用全矢量等效折射率模型计算了空气孔间距、空气穴半径、空气填充率对非线性系数以及色散特性的影响,通过计算发现空气填充率主要影响色散曲线的形状和变化趋势,孔距A主要影响具体的数值大小,调整孔距可以改变曲线零点的位置。非线性系数随空气穴半径r的增大而增大,随孔距A增大而减小,当空气填充率一定时,即孔距A和半径r同时增大时,非线性系数却是减小的,这说明空气穴节距对非线性系数起主要作用, 最终设计出了几种不同特性的820nm处高非线性色散平坦光子晶体光纤。     

光子晶体光纤色散补偿特性和非线性系数的研究

利用全矢量等效折射率模型计算了光子晶体光纤结构参数对非线性系数及色散特性的影响,研究发现通过调节结构参数可以灵活设计波长在1.55 μm附近具有高色散值、负色散斜率、低非线性系数的色散补偿型光纤,数值模拟和分析表明光子晶体光纤应用于色散补偿型光纤的研究前景十分可观.     

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...     

八边形光子晶体光纤色散及非线性的研究

设计了一种多包层正八边形结构光子晶体光纤,研究了空气孔直径、孔间距对色散及非线性的影响;通过优化结构参量,理论上实现了在1.47~1.6μm波长范围色散值在±0.2ps/(km·nm)之间波动;在波长1.55μm处非线性系数值高达40.5(1/W·km)。获得了在1550nm附近具有平坦色散和高非线性双零色散光子晶体光纤,为研究非线性效应提供了一定的理论基础。     

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。     

八边形低色散高非线性光子晶体光纤的设计

为了得到平坦色散高非线性的光子晶体光纤,设计了一种用于新颖的八边形三包层光子晶体光纤结构,采用多极法研究了空气孔直径、孔间距对色散和非线性的影响。结果表明,色散值和非线性系数随着内层空气孔直径d1的增大整体逐渐减小;随着第3圈空气孔直径d3的逐渐增大,色散值逐渐增大,但非线性基本保持不变;第2圈及外圈空气孔直径的变化对色散及非线性的影响较小。通过合理调节结构参量,在1.46μm～1.73μm近270nm波段内,色散绝对值在0.5ps/(km·nm)范围内波动;在1.5μm～1.65μm近150nm范围内的非线性系数值介于42.5W-1·km-1～50W-1·km-1。这一结果对设计特定功能的光子晶体光纤提供了理论参考。     

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。     

New High Nonlinear and Dispersion Flattened Photonic Crystal Fiber

A new high nonlinear dispersion flattened photonic crystal fiber is proposed. This fiber has three-fold symmetry core. The doped region in the core and the big air-holes in the 1-st ring can make high nonlinearity in the PCF. And the small air-holes in the 1-st ring and the radial increasing diameters air-holes rings in cladding can be used to turn the dispersion properties of the PCF. We can achieve the optimized optical properties by carefully selecting the PCF's structure parameters. A PCF with flattened dispersion is obtained. The dispersion is within ±0.8 ps·nm-1·km-1 from 1.50 μm to 1.62 μm. The nonlinear coefficient is about 12.645 6 W-1·km-1, the fundamental mode area is about 10.257 9 μm2 and the birefringence is about 3.086 96×10-5 at 1.55 μm. This work may be useful for effective design and fabrication of dispersion flattened photonic crystal with high nonlinearities.     

宽带色散补偿光子晶体光纤的优化设计

设计了一种宽带色散补偿光子晶体光纤,此光子晶体光纤在整个C波段具有较大的负色散值,且其色散斜率值均为负值。通过合理选取光子晶体光纤的层数和孔间距,同时优化各层的空气孔直径大小,分别设计了在1 550nm附近的色散值为-425、-440和-400ps.km-1.nm-1;且色散斜率分别为-1.49、-4.31和-8.59ps.km-1.nm-2的宽带色散补偿光子晶体光纤。可以分别实现与G.652和G.655光纤的卡帕值和相对色散斜率相匹配,具有较好的宽带色散补偿能力。     

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.     

双芯准晶格光子晶体光纤的色散特性

设计了一种折射率引导型双芯准晶格光子晶体光纤,并基于有限元法对其色散特性进行数值模拟和研究。该光纤内、外纤芯中光波的耦合效应,可在相位匹配波长附近产生相当高的负色散值。通过分析内包层孔径d1,外纤芯孔径d2,外包层孔径d3,孔间距Λ以及内包层空气孔层数的改变对光纤色散特性的影响,最终设计出一种在1550 nm低损耗窗口性能优越的色散补偿光纤,负色散峰值为-2250 ps/(nm.km),半峰全宽超过280 nm,色散-带宽乘积可达630 GHz-1.km-1。此种光纤适合在长距离高速光纤通信系统中为常规单模光纤提供色散补偿。     

用于色散补偿的双芯光子晶体光纤设计

WDM系统的传输速率受单模光纤(SMF)中色散D的制约.针对WDM系统中的色散补偿问题,本文提出了一种新型的用于色散补偿的双芯光子晶体光纤(DCPCF),其构成材料是纯石英和空气.采用高斯--厄密函数法计算了此DCPCF的模场和等效折射率,理论模拟表明这种DCPCF的色散可达-18000 ps/(nm.km),并可补偿超过自身长度1000倍的普通单模光纤.     

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。     

新型色散平坦光子晶体光纤设计与分析

研究了一种新改进的折射率导光光子晶体光纤的色散性能。研究表明当纤芯空气孔的孔径小于包层空气孔孔径时, 光子晶体光纤仍然通过全内反射（TIR）导光。采用全矢量平面波展开法分析光子晶体光纤的色散特性, 并设计了波长为1360 nm到1730 nm时, 色散值在-10±0.5 ps/（nm·km）之间的色散平坦光子晶体光纤, 其色散斜率在波长为1370～1740 nm时可达±0.01 ps/nm2/km。     

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.     

平坦色散高非线性光子晶体光纤的研究与制备

运用改进的全矢量有效折射率法(IFVEIM),研究了光子晶体光纤结构(PCF)参数改变时,光纤的色散系数、有效模场面积和非线性系数随波长的变化规律,深入地分析了光纤可调节的色散平坦特性和高非线性特性.课题组自行设计了一种在900nm附近具有低平坦色散高非线性特性的光子晶体光纤.并且在改进工艺的基础上,采用包层孔充气挤压法对其进行了制备,虽然制得的光纤各参数未达到设计值,但其在800～1000nm的波段内色散值仅为0.75ps/km/nm,非线性系数值则达到了30(W/km)-1,这在当前规则结构的纯硅光子晶体光纤中已经较高.