一种双模光子晶体光纤模间干涉拍长的研究

保偏光纤的模间干涉拍长是模间干涉式光纤传感器设计中的关键参数,对于决定光纤的调制长度、传感系统的线性度和动态范围以及模间干涉灵敏度都具有重要作用。本文从理论上对保偏光子晶体光纤（PM-PCF）的模传输特性和模间干涉拍长进行了分析,得到PM-PCF中几个线性偏振模的传输特性和LP11偶模的两个正交偏振模截止波长,并得到了...     

光纤电压传感器传感头优化与热致非互易误差抑制

针对普通光纤电压传感器在外界温度扰动下其输出精度和稳定性会受到严重影响这一问题,本文提出了一种采用保偏光子晶体光纤(polarization maintaining photonic crystal fiber,PM-PCF) 作为传感光纤的传感头优化方法抑制温度扰动下的系统非互易误差。在综合考虑PM-PCF与传统熊猫型保偏光纤(panda polarization maintaining fiber,panda-PMF) 尾纤间的熔接损耗、传输损耗以及现有工艺条件下的光纤制备等问题的基础上,优化得到了与panda-PMF间的熔接损耗低至0.14 dB的PM-PCF;并对比分析了这两种保偏光纤的双折射温度依赖特性,建立了全光纤类型的光学电压传感器(fiber optic voltage sensor,FOVS) 热致系统误差输出模型,分析验证了PM-PCF在解决反射式逆压电型FOVS热致非互易问题的可行性。结果表明,采用PM-PCF优化后的FOVS热致非互易误差约是传统保偏光纤电压传感器 的10-2量级。这在提高系统输出精度和稳定性等方面具有显著优势,同时这种低损耗的优化方法在光纤传感及通信等领域具有重要的应用价值。     

基于光子晶体光纤的偏振模色散的动态补偿

与普通保偏光纤相比,保偏光子晶体光纤(PM-PCF)具有高双折射、低温度偏振系数等优点.文章介绍了将PM-PCF作为偏振模色散(PMD)的补偿元件用于PMD的动态补偿实验,并通过对结果的分析,验证了该补偿系统的性能.     

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。     

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.     

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.     

掺铒孔辅助导光光纤特性研究

采用全矢量有限元法,分析空气孔对掺铒孔辅助导光光纤（EDHALF）的截止波长、重叠积分因子和模场直径的影响,并与普通掺铒光纤进行了比较。综合考虑EDHALF的基模和二阶模的截止波长、在信号波长处的重叠积分因子和模场直径的值,优化设计了EDHALF的纤芯半径、纤芯与包层的折射率差、相对孔芯距和孔的相对大小4个结构参量。     

高双折射光子晶体保偏光纤研究进展

光子晶体光纤的问世,使得光子晶体保偏光纤(Polarization maintained photonic crystal fibers,PM-PCF)的研究一直是光通信领域的研究热点.在综述国内外大量文献的基础上,对高双折射光子晶体保偏光纤的传输机理和保偏原理进行分析,评述了高双折射光子晶体保偏光纤的各种设计方案,并进一步对光子晶体保偏光纤的研究现状、应用和发展前景进行了展望.     

高双折射光子晶体光纤特性分析

建立了基于透明边界条件(TBC)的全矢量迦辽金有限元法(FEM)分析二维光子晶体光纤(PCF)的模型,并对椭圆芯等5种高双折射光子晶体光纤基模的模式双折射、限制损耗及色散特性进行了数值分析和比较.通过减小内包层中沿x方向的空气孔,增大沿y方向的空气孔构成的一种光子晶体光纤的模式双折射在波长1550 nm处高达5.96×10-3,而椭圆芯光子晶体光纤为1.52×10-3.研究表明,可通过增加内包层中两个正交方向上空气孔的尺寸差来获得高双折射;同时还得出内包层中放大的空气孔减小限制损耗,增加色散,而减小空气孔尺寸带来的影响则刚好相反;内包层上空气孔数量越少,色散越平坦.     

椭圆孔聚合物光子晶体光纤的偏振特性研究

采用全矢量平面波方法,以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基材,对椭圆孔聚合物光子晶体光纤的偏振特性和传输性质进行了研究。结果表明,椭圆孔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。椭圆率η愈大,其基模双折射愈强,在η=3.0时,双折射最高可达5.312×10-2,比普通光纤的模式双折射10-5高出3个数量级。零走离点对应的波长也比普通保偏光纤长,随着椭圆率的增大,走离曲线将向长波长方向移位,零走离点发生红移。零走离点的出现,将有效地抑制一阶偏振模色散。     

双芯光子晶体光纤Mach-Zehnder干涉仪及其应力特性

利用自制的双芯光子晶体光纤(D-PCF)与单模光纤(SMF)熔接,并在熔接点塌陷空气孔,提出了一种新型的D-PCF马赫-曾德干涉仪(MZI).利用图像提取法和有限元方法,分析并计算了实际拉制出的D-PCF支持的光纤模式.经过分析发现,这种新型光纤干涉仪的主要干涉模式是环芯模式,不同于传统光纤干涉仪的干涉模式.实验观测了...     

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。     

光子晶体光纤的色散特性分析

采用有效折射率模型分析了光子晶体光纤的色散特性，并给出了无限大空气玻璃微结构中基模的本征方程。分析结果表明光子晶体光纤具有奇异的色散特性，能在极大的波长范围内支持单模传输，在单模工作时可以具有反常波导色散。同时通过调整光子晶体光纤的结构参数(包括空气孔径和孔间距)可以移动零色散点的位置。最后讨论了大空气孔光子晶体光纤的特性及其在色散补偿中的应用。     

方形组合空气孔微结构光纤的色散特性分析

提出一种新型的方形组合空气孔微结构光纤,其包层是由两种不同大小的空气孔组合而成的,借助FDTD(时域有限差分)法计算了这种光纤的几何结构参数的变化对基模色散曲线图的影响。结果表明,这种微结构光纤由于有两套空气孔,具有较强的色散控制能力。通过优化,可以得到较低、较平坦的色散曲线。     

非均匀孔径光子晶体光纤的模式截止

对于非均匀孔径光子晶体光纤(PCF)模式截止特性的分析,基于基空间填充模(FSM)的方法不再适用。使用全矢量超格子模型给出了光子晶体光纤模场半径的计算方法,并提出通过分析各模式模场半径的突变现象可以判断模式截止,使用该方法对双孔保偏光子晶体光纤和最内层为小孔的光子晶体光纤模式截止特性作了分析和讨论,结果表明,通过该方法能准确地判断非均匀孔径光子晶体光纤中的模式截止,只要波长扫描的精度足够高就能精确地求解出各个模式的截止波长。     

980/1 550保偏光纤波分复用器

从耦合模理论出发,分析了980／1550熔融拉锥（FBT）型保偏光纤（PMF）波分复用器（WDM）的工作原理,设计了WDM的制作方法。在FBT台上,通过控制火焰的温度和宽度以及拉伸速度,有效控制WDM的拉伸长度和耦合区结构,用1550nm的PMF和H11060单模光纤（SMF）成功研制了高性能的980／1550PMFWDM。测试结果表明：在1550nm波长上,该WDM具有0．2dB的插入损耗、32dB的隔离度和22．8dB的消光比偏振特性;在980nm波长上,具有0．2dB的插入损耗、14_8dB的隔离度。该器件除了具有SMFWDM的特性外,1550nm端口还具有偏振保持特性,它将促进PMF激光器和放大器快速发展。     

用于应力传感的双芯光纤马赫-曾德尔干涉仪

将一根单模双芯光纤(TCF)熔接在两根单模光纤(SMF)间,实验制得双芯光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型梳状滤波器。用干涉原理分析了器件的传输谱相邻峰值的波长间隔与波长、TCF长度和两纤芯间有效折射率差的关系。结果表明,在滤波器梳状传输谱中的某中心波长处,相邻峰值的波长间隔与该中心波长的平方成正比,与TCF长度和两纤芯间有效折射率差的乘积成反比。实验检测了所制器件的应力特性,结果表明在轴向微应力的作用下,器件的传输谱向短波长方向移动,且微应力敏感度为-0.64 pm/με。     

基于光纤光栅的超宽带信号产生与传输

针对现有方法功率利用率低与调制实现困难的问题,采用基于光纤光栅（FBG）的超宽带（UWB）调制信号产生方法,建立了UWB信号产生系统。不仅可以实现UWB信号的调制,而且提高了产生信号的信噪比。实现了二进制相位调制（BPM）、脉冲幅度调制（PAM）和脉冲位置调制（PPM）等UWB信号产生。分析了光纤传输对产生信号的影响,...     

表面等离子体共振类熊猫型光子晶体光纤传感器

分析了基于表面等离子体共振类熊猫型的光子晶体光纤传感器,采用基于全矢量有限元法（FEM）对光纤模式进行了数值计算,在各向异性完美匹配层（PML）边界条件下,求解模场的有效折射率。讨论了各个参量的尺寸对传感的影响。计算表明,激发的等离子体对环境介质折射率的变化非常敏感,所设计传感器最大光谱灵敏度达到2 μm/RIU,若光谱仪的分辨率为10 pm,则传感器的分辨率可以达到5×10-6 RIU。