基于石墨烯/光子晶体混合结构的石墨烯表面等离激元波导

由于石墨烯的无带隙线性能级结构,使得石墨烯等离激元具有能量局域强,响应频段宽,传播距离长,并可由偏置电压动态调控等优良特性。文章设计石墨烯与光子晶体的混合结构,利用光子晶体的能带结构和线缺陷的特点,形成了石墨烯表面等离激元波导,通过改变石墨烯的费米能级,实现了石墨烯表面等离激元波导频率的调控。     

基于光子晶体光纤环镜的光纤传感器的研究及进展

对国内外已报道的基于光子晶体光纤环镜的光纤传感器进行了综述。总结了多种基于光子晶体光纤环镜的光纤传感器,包括应力、温度、微弯、扭曲和气压传感器。介绍了各种传感器的原理和优势,并对基于光子晶体光纤环镜的光纤传感器的发展进行了展望。     

石墨烯/光子晶体混合结构的可调谐表面等离激元自准直

文章探究了中红外波段表面等离激元在石墨烯/光子晶体混合结构传输的自准直现象。在石墨烯的硅基底上设计了二维周期圆形空气孔结构,该结构能够实现表面等离激元光子晶体的特性。运用平面波展开法计算石墨烯表面等离激元光子晶体的能带,并计算出等频线。从该结构的等频线可以获得自准直的频率。我们进一步应用有限时域差分方法计算自准直频率在结构中的传输,可观察到该频率下石墨烯上的表面等离激元电场在通过该结构时出现自准直现象。在基底参数不变情况下,通过调节石墨烯的费米能,来改变等离激元光子晶体的能带,从而调节等离激元自准直频率。文章提出的基于石墨烯的等离激元自准直器件,有望应用于未来集成等离激元器件之间的连接。     

双芯D型高灵敏度光子晶体光纤传感器的设计

该文提出了一种双芯D型高灵敏度的表面等离子体共振-光子晶体光纤(SPR-PCF)传感器,利用SPR技术,通过纤芯损耗谱测量共振波长的变化来达到测量待测物质不同折射率的目的。通过改变内部空气孔的排列,使之达到双芯传输的效果,同时D型结构有利于加快SPR反应。其工作的波长范围可以调节,且结构简单,易于测量操作。实验结果表明,其折射率测量区间为1.35～1.40,可得最大光谱灵敏度为15 000 nm/RIU,最大幅值灵敏度为582.12 RIU^-1,探针折射率精度为1.56×10^-5 RIU。     

基于等离激元的双边耦合谐振腔T形波分复用器

设计了一种基于等离激元的具有对称双边耦合谐振腔的T形波分复用器, 与单边耦合的结构相比, 新结构由于对称谐振腔的相互耦合, 透射波振幅得到了加强, 因此系统的透射特性得到了一定的提升。对透射特性的分析采用模式耦合理论, 并且用有限元法(FEM)进行数值仿真。仿真结果表明, 此结构的各信道共振波长可通过改变结构的几何参数来调节, 同时对填充在谐振腔中的介质折射率有着较强的响应。两个端口处的透射峰波长分别为1310和1550nm, 透射率分别达到了67%和70%, 对于未来光通信和光子集成光路具有重要的参考价值。     

高双折射光子晶体光纤设计及分析

为进一步提高光纤传输特性,设计了两种具有高双折射的新型光子晶体光纤, 构建了光纤的模型。通过有限元法对光纤模型进行数值计算并研究了光纤结构参数对基模色 散、双折射、限制性损耗、非线性系数等传输特性的影响。研究表明,在波长为1550 nm处, 本文所设计的两种光纤分别可获得高达3.676×10－2和4.477×10－2的双折射,两种光 纤的限制 性损耗都保持在10－8 dB/m数量级及以下,且都具有较低的非 线性系数。因此,光纤传输性 能的优化使得其更有利于光信号的长距离稳定传输,可应用于高速光通信、光纤传感、色散 补偿等领域。     

基于光子晶体光纤的局部放电检测

局部放电检测对于保障高压电力系统的安全运行至关重要。本文提出了一种针对高压设备局部放电检测的表面等离子体共振D型光子晶体光纤传感器,该方案采用一种光致变色凝胶作为敏感单元,用于感知局部放电所产生的紫外线辐射。该凝胶的折射率会随辐射强度的变化而变化,从而影响光纤纤芯和表面等离激元模式之间的耦合共振波长。通过全矢量有限元法对传感器的性能进行了理论和仿真分析,并对传感器的几何参数进行了研究,以优化传感器的灵敏度,最后进行了实验验证。结果表明所设计传感器的灵敏度值可达24nm/mW·cm-2。该传感器结构简单、成本低廉,为光纤局部放电传感的研究提供了参考。     

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)...     

基于光子晶体光纤高质量超连续谱的优化设计

采用分布傅里叶方法模拟了光子晶体光纤超连续谱的产生,分析了超连续谱的产生机理与不同光子晶体光纤超连续谱的特点,分析结果表明,在正常色散区可以获得高质量超连续谱.优化光子晶体光纤结构,利用脉宽为100 fs、峰值功率为500 W的高斯脉冲通过10 m长的优化光子晶体光纤,在1 550 nm波段获得了宽度为210 nm、平坦度为3 dB的超连续谱.     

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。     

大模场低损耗光子晶体光纤的研究与设计

为了改善高功率光纤激光器的非线性效应,提出并设计了一种新型的无源、单模、低损耗、大模场的光子晶体光纤结构.利用时域有限差分法并结合完美匹配层边界条件,分析了光子晶体光纤有效模场面积的影响因素,得到光子晶体光纤性能随波长及几何结构的变化规律,从而得到实现更大模场面积的结构参量.结果表明,保证单模传输的情况下,在1.064...     

双孔单元四边形晶格光子晶体光纤特性的研究

为了获得双空气孔单元四边形晶格排列光子晶体光纤的光学特性，采用有限元分析法对该型光纤进行了数值模拟计算，得到了该型光纤的双折射、限制损耗、偏振拍长及色散特性结果。结果表明，与椭圆空气孔方形晶格排列光子晶体光纤相比，在相同的空气占空比条件下，双空气孔单元方形晶格排列光子晶体光纤可以获得更高的双折射特性，达到10-2量级；该型光纤两偏振模的限制损耗差可达103量级。该型光纤易于制造，在光纤通信及光纤传感等领域有一定的应用前景。     

光子晶体光纤CO2气体传感器的研究

为了能高灵敏度地检测CO₂气体的体积分数,基于红外光谱吸收原理,设计了一种以9m长的空芯光子晶体光纤作为传感单元的CO₂气体传感器。利用该传感器测量了不同体积分数的CO₂在同一吸收波长下的吸收光谱图。结果表明,气体的吸收光强和气体的体积分数之间呈线性变化,与比尔-朗伯定律一致;传感器的灵敏度可达4.389×10-5W。可通过加长光子晶体光纤的长度,来增加气体吸收的有效距离,使传感系统获得较高灵敏度。     

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。     

微弯压力光子晶体光纤传感器的设计

光子晶体光纤(PCF)具有压力敏感特性.文章根据弹光理论推导了PCF应变与应力的关系,得到压力作用下PCF折射率分布波动的定量关系,提出一种微弯压力PCF传感器的设计方案,并从理论上分析了压力存在条件下光脉冲在PCF中传播时的相位波动及这种传感器的检测原理.     

大负色散低限制损耗光子晶体光纤的特性研究

设计了一种双层芯双包层结构的大负色散低限制损耗光子晶体光纤,运用多极法对其色散特性和限制损耗进行了数值模拟.主要分析了这种光子晶体光纤的结构参数发生改变时,光纤的色散特性的变化情况,找到了其色散随结构参数变化的规律.最终通过选择适当的结构参数,设计了在1 550 nm波长附近处色散值为-12 000 ps/(km·nm)的大负色散低限制损耗光子晶体光纤.     

一种基于光子晶体光纤的光纤旋转连接器设计

光纤旋转连接器因其具有传输带宽大、电磁兼容良好、体积小、寿命长等优点,有逐渐取代传统电滑环进行相对旋转平台间信息传输的趋势.提出一种利用大模场光子晶体光纤直接耦合的新型光纤旋转连接器的设计方案,耦合理论分析表明其不仅满足低插入损耗,而且具有结构简单、体积小、加工和装配精度要求相对较低等优点.大模场光子晶体光纤的无截止波长单模传输和低非线性传输特性使它能更有效地与WDM技术相结合提高传输容量,具有更广阔的应用.