一种高灵敏光子晶体光纤温敏特性的研究

提出一种新型混合晶格结构的高双折射PCF(光子晶体光纤),该光纤的截面由矩形空气孔和圆形空气孔混合排列而成。使用基于有限元法的Comsol软件研究了该光纤在空气孔填充温敏液体时光纤的双折射特性随温度的变化关系。研究结果表明,用乙醇液体填充纤芯区域的圆形空气孔,当空气孔间距Λ为1μm,圆形空气孔直径D为0.96μm,矩形空气孔长宽比a/b为4时,工作波长λ为1 550nm的PCF的温度灵敏度达到10-5数量级。该光纤可用于高灵敏度PCF温度传感器。     

高双折射双芯光子晶体光纤特性

提出一种新型的高双折射双芯光子晶体光纤(PCF)模型,通过将最内层8个空气孔替换为4个椭圆空气孔来增大光纤的结构不对称性;通过改变两纤芯间的空气孔大小、椭圆空气孔的椭圆度以及孔间距来分析光子晶体光纤的双折射度、耦合长度以及色散特性。结果表明,双芯光子晶体光纤的模式双折射度达到10-2量级,耦合长度达0.1367 mm,在1.0~1.6 μm波长范围内具有超平坦色散特性。     

正方形五芯光子晶体光纤的耦合特性分析

为了研究基于正方形晶格排列的五芯光子晶体光纤（PCF）的结构参量对耦合特性的影响,根据其5个超模特征,给出计算五芯PCF耦合长度的方法,利用有限元法分析了传输波长以及光纤结构对五芯PCF耦合特性的影响。结果表明,耦合长度随着传播波长的增加而减小,随着孔间距、占空比、纤芯折射率以及纤芯直径的增加而增加。该研究为设计基于五芯PCF的定向耦合器提供了理论依据。     

低有效模场面积的高双折射PCF的优化设计

设计了一种高双折射低有效模场面积的光子晶体光纤(PCF)。利用有限元法依次研究了三层椭圆孔光子晶体光纤在纤芯中引入矩形排列的四个小椭圆孔,及其基础上再引入一个中心椭圆缺陷孔的五个小椭圆孔情况下的双折射和有效模场面积。研究表明:纤芯区域矩形排列的小椭圆孔主导了光子晶体光纤的双折射,中心椭圆缺陷空气孔中填充高折射率的材料可以获得更高的双折射和更低的有效模场面积,且波长1.55μm处光纤双折射达到了5.49×10-2,x与y偏振有效模场面积分别低至3.05μm2、2.42μm2。     

基于光子晶体光纤和单模光纤错芯结构的光纤传感器

制作了一种基于光子晶体光纤(PCF)和单模光纤( SMF)错芯结构的全光纤传感器。实验中,采用5cm的PCF,将其两端分别与SMF错芯熔接,制 成传感单元。第1个错芯结构将宽带光源的光分别耦合到PCF的纤芯和包层中,纤芯模式和包 层模式经过一定传输距离后进行SMF的纤芯,满足相位条件的发生干涉。在光谱仪(OSA)中观 测其干涉谱。当外界温度、折射率变化时,观测干涉峰位置的改变可实现对温度和折射 率的传感。实验结果显示,本文光纤传感器对温度的灵敏度为－8×10－3 nm/℃,对折射率的灵敏度为102nm/RIU。 对PCF填充乙醇后,制成相同结构的传感器,温度灵敏度达到－1.008nm/℃,提高了123倍。本文传感器制作简单,操作方便,能够广泛 应用于生物和物理传感领域。     

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.     

椭圆芯光子晶体光纤的偏振特性

采用全矢量模型研究椭圆芯光子晶体光纤(photonic crystal fibers,PCFs)的偏振特性。研究表明：椭网芯PCF基模的两个正交偏振态不再简并,模场具有较强的线偏振特性;模式双折射可达10^-3量级,该数值比传统椭圆保偏光纤至少高一个量级;在比传统椭圆保偏光纤更长的波长处获得零走离点和负走离区。椭圆芯PCF的偏振特性与光纤结构参数有较强的依赖关系,通过适当选择光纤的相对孔径和孔距,有望在给定的波长上实现高双折射和零走离单模运转,或设计出高双折射、大走离的单模光纤,为研制高性能保偏光纤提供了一个新的途径。     

基于选择填充光子晶体光纤的二维弯曲矢量传感器设计

利用模式耦合理论和有限元求解方法,研究了基于选择填充光子晶体光纤(PCF)的耦合器对弯曲的响应。引入等效折射率(RI),将弯曲波导简化为直波导,仿真确定耦合波长并分析器件弯曲传感性能。研究表明,耦合波长的移动与弯曲曲率呈线性关系,并指示弯曲方向;耦合波长由填充液体折射率和空气孔直径决定;弯曲灵敏度取决于填充孔与纤芯距离。利用此规律,设计了基于选择填充PCF的二维弯曲矢量传感器。在PCF截面上选择相互正交的2个空气孔,分别填充不同折射率液体,2条液体波导各自与纤芯形成耦合器,监测2个耦合波长变化即可求解器件的弯曲曲率及在二维空间中的弯曲方向。该传感器具有良好的设计柔性与制备可控性,具有良好的应用前景。     

多芯光子晶体光纤在国内高校的研究现状

多芯光子晶体光纤(Photonic Crystal Fiber,PCF)具有设计更灵活、大模场面积、显著的非线性效应以及纤芯耦合等优势.介绍了国内高校对多芯光子晶体光纤研究的状况,主要包括高功率超连续谱、高功率光纤激光器和光器件三个研究方向.同时,讨论了多芯PCF的可调结构参数.     

光子晶体液晶光纤的光波导特性

在光子晶体光纤芯区的圆空气柱中填充向列相液晶,用电场控制液晶分子的排列方向,构成了一种光子晶体液晶光纤.用阶跃有效折射率模型研究了电场、工作光波长及光纤结构参数对可调光子晶体液晶光纤的双折射和模式截止特性,并用E7液晶进行了数值计算.结果表明这种光纤的双折射值随电场增大而增大,增大电场和减小光波长可使光纤由单模传输变成多模传输,减小包层中空气孔的相对孔径引起光纤中单模与多模界面向短长波方向移动,包层的相对孔径小于0.14左右时光纤出现无截止单模传输,此值小于没有液晶填充PCF出现无截止单模传输时的包层相对孔径,电场的变化不会对无截止单模传输产生影响.     

一种中心多孔缺陷的保偏光子晶体光纤

探索了全反射型光子晶体光纤(PCF)中空气孔的排列形状和尺寸参 数与双折射之间的关系,通过结构优化设计出一种双折射为3.4×10－3且单模工作的二孔中心缺陷实芯PCF,并采用多元非线性回归拟合的方法得到了这 种PCF双折射的数值经验方程式,为保偏型PCF的研制提供了理论依据。     

非通视方位传递系统中保偏光纤分析

根据非通视方位传递系统对保偏光纤双折射的设计要求,重点分析了不同类型保偏光纤参数对双折射的影响。首先,从光纤应力应变、变分原理和应力光弹效应出发,推导建立保偏光纤应力光学耦合关系;然后,借助有限元分析软件研究了不同因素对保偏光纤双折射值的影响,并对两种保偏光纤（熊猫型保偏光纤和领结型保偏光纤）进行了对比分析。结果表明:在纤芯中心附近,减小纤芯与应力区的距离、增大应力区半径大小、固定纤芯尺寸时增大包层半径、提高保偏光纤参考温度等措施都能明显提高双折射值。同等条件下领结型保偏光纤产生的双折射值更大。研究成果能够为非通视方位传递系统中保偏光纤的设计选型提供一定的参考。     

椭圆芯扁六角聚合物光子晶体光纤的偏振特性

采用全矢量定域基函数模型,以聚合物PMMA为基材,研究了椭圆芯三角点阵扁六角结构光子晶体光纤(Photonic crystal fibers,PCFs)的偏振特性,分析了其相位模双折射和群模双折射与相对孔间隔比的依赖关系,并与椭圆芯三角点阵正六角结构PCFs的研究结论进行比较;研究发现,椭圆芯扁六角结构PCF的偏振特性强烈的依赖于光纤的结构参数,由于色度色散的存在,在短波长段,群双折射远远高于相位模双折射,通过适当调节光纤的相对孔径和相对孔间隔比,有望在给定波长实现高双折射和零偏振模色散单模运行.该研究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.     

高双折射光子晶体光纤及其传感研究进展

高双折射光子晶体光纤(PCF)具有很多独特的性质,成为近些年光通信领域的研究热点.在综述国内外大量文献的基础上,分析了高双折射PCF的保偏原理,介绍了高双折射PCF的各种设计方案,总结了高双折射PCF在传感方面的应用,并对其发展前景进行了展望.     

空芯带隙型光子晶体光纤残余双折射特性研究

建立了空芯带隙型光子晶体光纤残余双折射理论分析模型,采用全矢量有限元法研究了光纤残余双折射产生的原因,最后搭建实验平台对空芯带隙型光子晶体光纤的残余双折射进行测试,并对光纤双折射的波长依赖性和温度稳定性进行了探究.仿真与实验结果表明,纤芯残余形变是导致残余双折射的重要因素,残余双折射随纤芯椭圆率的增大而增大,同时残余双折射的波长依赖性显著,温度依赖系数为0.3×10-9/℃.     

圆芯边孔光纤模式场分布和双折射的研究

对圆芯边孔光纤双折射的研究结果进行报道.使用有限元方法建立了包括计算圆芯边孔光纤横截面应力分布、折射率分布和双折射的模型,计算了圆芯边孔光纤的模式场分布、几何双折射和应力致双折射.研究表明,圆芯边孔光纤的应力致双折射很小,这是圆芯边孔光纤自身的特殊结构造成的.比较了几种不同边孔形状的光纤的双折射,提出了圆芯边孔光纤的优化结构.     

一种Sagnac干涉仪结构的光子晶体光纤温度传感器

采用Sagnac干涉仪结构,设计了一种高双折射光子晶体光纤环镜温度传感器。光子晶体光纤温度稳定性好,通过向高双折射光子晶体光纤空气孔填充热光系数高的液体材料乙醇,从而实现温度传感的目的。采用平面波展开法,分析了高双折射光子晶体光纤的双折射与传输波长和温度的关系。理论分析表明,填充乙醇后,高双折射光子晶体光纤的双折射随着传输波长和温度的增加而增加,且双折射与温度成线性关系。实验中将一段填充乙醇的高双折射光子晶体光纤与3 dB耦合器熔接制作成Sagnac干涉仪结构的光纤环镜,当温度从 45 ℃升至80 ℃时,光谱仪上观察到凹点λi向短波方向漂移了309.280 nm,温度灵敏度高达8.837 nm/℃。     

填充混合液体的光子晶体光纤温度传感研究

为获得高灵敏度光子晶体光纤温度传感,在实心光子晶体光纤（PCF）空气孔中填充氯仿和酒精等高折射率热敏液体的混合物。理论上采用有限元法分析了温度对光纤模场面积和限制损耗的影响。通过调节液体的混合比,使损耗对温度的灵敏度达到最大值,实现了高灵敏度PCF温度传感。实验表明,填充液体的长为4mm的PCF温度传感器,灵敏度经检测...     

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。     

基于乙醇灌注边孔光纤的Sagnac干涉型温度传感器

提出并研究了一种基于乙醇灌注边孔光纤(SHF)的Sagnac干涉型温度传感器。边孔光纤是一种高双折射光纤,其包层中纤芯两侧具有两个空气孔。将乙醇填充进边孔光纤的空气孔中,利用乙醇的折射率随温度的变化,改变边孔光纤的双折射系数,使Sagnac干涉仪的输出谱发生波长漂移,从而实现了温度传感。实验获得该传感器在20℃～80℃的温度变化范围内灵敏度为86.8pm/℃,为普通光纤布拉格光栅(FBG)传感器的8倍。