双矩形纤芯光子晶体光纤偏振分束器

基于双折射效应设计了一种新颖的纤芯为椭圆空气孔,包层为圆形空气孔的矩形双芯光子晶体光纤偏振分束器。用半矢量光束传播法(BPM)数值模拟了基模情形下该偏振分束器的性能,结果表明:在工作波长为1.55μm,光纤长度为1659μm时,两个纤芯在X、Y方向偏振光的隔离度分别达到了-41.3 dB和-39.1 dB,隔离度小于-10 dB的带宽超过了80 nm,达到了良好的偏振分束性能。同时,模拟了实际加工误差对所设计的偏振分束器的影响,得出在1.55μm的工作波长下,误差达到±7%时,隔离度仍能小于-10 dB,具有较高的实际应用价值。     

短长度的双椭圆纤芯光子晶体光纤偏振分束器

基于双折射效应设计了一种新型的双椭圆纤芯光子晶体光纤(PCF)偏振分束器,通过在每个纤芯处引入一对大空气孔和一对小空气孔来构成椭圆纤芯。采用全矢量有限元法(FEM)和半矢量光束传播法数值模拟偏振分束器的性能,结果表明,在工作波长1.55μm处,光纤长度为544μm时,X、Y方向偏振光可实现分离,且消光比达到-43.75dB,消光比小于-10dB的带宽为80nm。这为设计具有高消光比和极短长度的双芯光子晶体光纤偏振分束器提供了一种新的结构。     

高双折射双芯光子晶体光纤偏振分束器

设计了一种基于双折射效应的新型矩形纤芯光子晶体光纤偏振分束器,通过在矩形晶格结构的光子晶体光纤的每个纤芯中引入一对椭圆来增加结构的双折射。应用全矢量有限元法（FEM）分析了双芯光子晶体光纤中结构参数对双折射和耦合长度特性的影响,数值模拟了该偏振分束器的性能。结果表明：增大椭圆率可以在增大结构的双折射的同时减小耦合长度,并且该分束器在工作波长为1.55 m、传输长度为282 m 的光纤中能够实现偏振状态的隔离,消光比达到最小值-45.42 dB,并且在1.507~1.596 m、带宽为89 nm 的范围内消光比小于-10 dB。     

基于谐振耦合现象的三芯光子晶体光纤偏振分束器

设计了一种三芯光子晶体光纤(PCFs)偏振分柬器.利用光纤的谐振现象,实现了偏振状态的分离.当三芯光子晶体光纤中三个超模式的模式折射率满足一定条件时,将产生谐振现象.通过选择合适的光纤结构参数,可使某一偏振方向的光接近谐振条件,而另一偏振方向的光远离谐振条件.在光纤的输出端,由于耦合的程度不同,两个偏振光的功率集中在不同的纤芯区,从而达到分离偏振光的目的.应用有限元法(FEM)计算了三芯光子晶体光纤中的模式折射率,选择了合适的光纤结构参数.应用全矢量光束传播法(BPM)分析了这种光纤偏振分束器的性能.结果表明,在1.55 μm工作波长上,长度为1.039 mm的光纤即能实现偏振状态的隔离,隔离度达到-36.98 dB,隔离度<-11 dB的带宽可达到24 nm.     

超短双芯光子晶体光纤偏光分束器

提出了一种基于椭圆双芯光子晶体光纤的偏振分束器,并利用全矢量有限元法分析了偏振分束器长度与结构参数的关系,由此得出了偏振分束器长度随孔间距、占空比和桥路变化的一般规律。研究表明,当椭圆双芯光子晶体光纤偏振分束器结构参数一定时,孔间距越小,桥路宽度越宽,则分束器长度越短;占空比变化对长度影响不明显,但对消光比的影响较明显。进而,通过结构参数的优化,设计出一种超短的椭圆双芯光子晶体光纤偏振分束器,在工作波长1 550 nm处,该分束器的长度仅为0.775 mm,消光比高达50 dB,消光比大于20 dB的带宽覆盖了从1 535~1 565 nm之间30 nm的波长范围,即通信C波段范围。     

基于六边形的双芯光子晶体光纤偏振分束器

为了得到短长度、高消光比的偏振分束器,设计了一种基质为二氧化硅的六边形双芯光子晶体光纤(PCF)偏振分束器,利用全矢量有限元法和模式耦合理论对偏振分束器的耦合长度、耦合长度比、消光比和带宽进行了数值分析。研究结果表明:在波长1550 nm处,偏振分束器的长度为103.05μm,消光比高达117.78 dB,消光比大于20 dB的带宽为100 nm,覆盖了整个C波段以及S和L的大部分波段。     

混合导光双芯光子晶体光纤及分束器

设计了一种基于全内反射和光子带隙效应两种导光机制的混合导光双芯光子晶体光纤,以耦合模式理论为基础,利用全矢量有限元法和平面波展开法分析了其有效折射率和耦合长度特性。数值分析结果表明:通过改变光纤中大空气孔直径及孔间距,可以调节耦合长度的大小,通过改变高折射率柱直径以及高折射率柱的有效折射率,可以调节耦合长度大小及耦合长度极大值的位置。利用所设计的混合导光双芯光子晶体光纤制作的偏振分束器,其长度为5.2 mm,在31 nm带宽范围内,分光比小于-30 dB;在60 nm带宽范围内,分光比小于-20 dB。     

椭圆孔六角点阵聚合物光子晶体光纤的偏振特性研究

基于全矢量平面波方法,以聚甲基丙烯酸甲酯为基材,设计了一种高双折射光子晶体光纤,并对其传输性质和偏振特性进行了数值模拟。结果表明,椭圆孔六角点阵聚合物光子晶体光纤的双折射是由于包层的不对称性引起的全局双折射,通过调节椭圆率,发现该光纤可以以单模方式在一合适波段运行,该波段与聚合物光纤的低损耗通信窗口一致。并且在 时,其双折射最高可达 。该研究结果为高双折射聚合物光子晶体保偏光纤的制备提供了理论依据。     

基于一维光子晶体的偏振分束器

通过设计含缺陷的一维光子晶体,利用特征矩阵的方法计算了在特定频率条件下s光和p光在不同入射角度下的透射率,发现对特定频率的光在一定角度范围内s光和p光具有很高的消光比,且p光具有很高的透射率。说明该一维光子晶体可以作为优良的偏振分束器件。     

色散补偿双芯光子晶体光纤的数值研究

为了解决光纤通信系统中的色散补偿问题,提出一种新型的用于色散补偿的双芯光子晶体光纤,其构成材料是纯石英和空气,即在常规光子晶体光纤基础上变化包层第1圈和第3圈空气孔、增大了结构参量变化的自由度。采用平面波展开法对其色散补偿特性进行了数值研究,并模拟了包层结构参量与色散之间的关系,计算得出这种光纤的色散可以达到-1956.327ps·nm-1·km-1,能够补偿超过自身长度100倍的普通单模光纤。结果表明,双芯光子晶体光纤在色散补偿方面具有很大潜力,在未来光通信系统中将发挥重要作用。     

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。     

基于液体选择填充光子晶体光纤的波分解复用器研究

设计了一种基于液体选择填充三芯光子晶体光纤的1.31/1.55um波分解复用器。中间为缺失一个空气孔的普通二氧化硅纤芯,左右两纤芯填充了不同折射率的液体材料。根据光纤的消逝场耦合的模式理论,不对称相邻波导存在波长相关耦合。不同填充折射率的两纤芯与中间纤芯分别耦合,构成两个不同响应波长的光滤波器。通过选择合适光纤长度,可实现不同波长光的分离。采用全矢量有限元法分析了光纤的传输特性,讨论了填充不同折射率液体时波导间的模式耦合,得到了其匹配波长与耦合长度。基于光束传播法仿真发现,长度为4.88 mm的光纤能实现1.31/1.55 um波长光的解复用。     

二维介质柱正方复合周期结构光子晶体的禁带研究

一种介质柱在空气中复合周期排列的二维光子晶体新结构被提出和研究,该结构是二套不同尺寸的介质柱的正方周期排列的叠加所构成。针对这种光子晶体,我们对Maxwell方程做出了严格的Fourier变换,从而建立了快速的平面波展开算法。应用所建立的快速理论算法,我们详细地数值分析了这种光子晶体的能带结构及相关禁带,结果表明,与介质柱的简单正方周期结构相比,复合周期结构由于降低了结构的对称性,它的绝对禁带得到了显著的增大。     

温度场对实芯光子晶体光纤的影响分析

光子晶体光纤可广泛用于光纤通信系统、光电信号检测等有源和无源光器件中.利用Edlen公式分析了温度场对实芯光子晶体光纤的空气孔折射率的影响并应用热传导模型对光子晶体光纤石英介质在温度场作用下产生的热应力及折射率分布变化进行了分析,讨论了温度场变化导致光子晶体光纤中光脉冲相位和模式双折射的波动影响.与传统单模光纤相比光子晶体光纤中传播的光脉冲对温度具有较弱的敏感特性,在光电信号检测等无源器件中更具优越性.     

Y型光子晶体偏振光分束器

基于偏振模式不同的光波在二维光子晶体中的传播特性不同,设计出一个支路半径相同的Y型二维光子晶体偏振光分束器.通过时域有限差分法对该分束器进行数值计算与模拟分析.结果表明,该分束器能够实现TE模和TM模平行、高效分束.当波长为1.55μm的高斯脉冲入射时,TE模透射率可达97%,TM模透射率可达93.5%,且该结构尺寸仅有6.3μm×6.8μm.这些特性使其在未来的集成光路中具有很好的应用前景.     

空芯光子晶体光纤研究新进展

空芯光子晶体光纤(HC-PCF)是新近发展起来的新一代特种光纤,具有奇特的基于光子带隙效应的导波机制与传输特性,在光波传输与控制、光信息操作与处理以及新型光子器件等领域都具有重要应用.综合评述了有关HC-PCF研究的最新进展,包括HC-PCF的模式传输、损耗机制、色散和非线性等基本特性,以及HC-PCF在高能光波光纤传输、超短光脉冲的色散与非线性传输控制、光与物质非线性相互作用、新型光信息传输功能器件等方面的应用.