八角晶格光子晶体光纤的色散特性分析

应用多极法对八角晶格光子晶体光纤(O-PCF)的色散特性进行了数值模拟,并与空气填充率相同的六角晶格光子晶体光纤(H-PCF)进行了对比,发现O-PCF比H-PCF更易用于色散补偿;研究了O-PCF包层空气孔直径、孔间距和孔层数对色散特性的影响,得到了色散随各个结构参数变化的规律;最终选择了适当的结构参数,设计了在1.3～1.6 μm波段内具有超平坦零色散特性的O-PCF.文章的计算和分析可以为设计适当色散特性的光子晶体光纤提供理论依据.     

八角格子光子晶体光纤模式和色散特性研究

文章基于带有各向异性完全匹配层(PML)吸收边界条件的紧凑二维频域有限差分法对八角格子光子晶体光纤(O-PCF)的模式和色散特性进行了研究.利用有效面积法分析了八角格子和六角格子光子晶体光纤(H-PCF)的基模和多模截止特性,得到非限制模、基模及多模的相图,比较发现,填充率和空气孔间距相同时,O-PCF的单模运转区域宽于H-PCF,更易用于色散补偿.     

八角格子光子晶体光纤的传输特性

基于带有各向异性完全匹配层吸收边界条件的紧凑二维频域有限差分法(2D-FDFD)对八角格子光子晶体光纤(O-PCF)的模式分布、模式截止特性以及色散特性进行了数值模拟。通过计算八角格子光子晶体光纤前20个模式分布发现,其模场形状比六角格子光子晶体光纤(H-PCF)的好,更接近于圆形;利用有效面积方法分析了八角格子和六角格子光子晶体光纤基模和二阶模的截止特性,得到了非限制模、基模和多模的相图。比较发现相同填充率和空气孔间距时,八角格子光子晶体光纤的单模运转区域要比六角格子光子晶体光纤的宽,且更易用于色散补偿。     

低损耗正方晶格微结构光纤的设计

应用多极法对正方晶格微结构光纤的损耗特性进行了数值模拟,研究了包层各层空气孔直径和包层空气孔层数在1.31 μm和1.55 μm处对损耗特性的影响.研究发现,通过选择高空气填充率的结构参数可以有效地降低光纤的损耗;通过增大最外层空气孔的直径或包层空气孔层数,可在保持色散特性不变的基础上显著降低光纤的损耗.文章的计算和分析可以为设计适当色散特性的低损耗微结构光纤提供理论依据.     

全反射导光型光子晶体光纤的基模损耗研究

应用多极法对全反射导光型光子晶体光纤的基模损耗进行了数值模拟,研究了结构参量如空气孔直径、孔距和包层空气孔层数等在1.31和1.55μm处对基模损耗特性的影响.研究发现,随着波长的增大,光纤基模损耗近似呈指数增大;通过选择高空气填充率的结构和增加包层空气孔的层数,都可以显著降低光纤基模损耗.其中,包层空气孔层数对基模损耗的影响最大,空气孔直径次之,孔间距最小.     

基于有限元光子晶体光纤的模场与色散分析

为了获得超平坦色散特性,且有较大的模场面积和较小的限制损耗,从麦克斯韦方程组出发,采用有限元法,在考虑到纯石英材料自身色散的前提下,进行了相应的理论分析,计算得到了光子晶体光纤的模场分布、基模有效折射率和色散系数等参量关系,可知光纤色散值的变化在±1.0ps·km-1·nm-1以内,模场面积都大于40μm2,限制损耗小于0.2dB/km.结果表明,调节空气孔直径和包层空气孔间距的大小,改变介质的填充比,可以有效地控制光子晶体光纤的色散与模场面积.     

光子晶体光纤损耗特性的数值研究北大核心

为了理论分析PCF(光子晶体光纤)的损耗特性,采用多极法研究了包层空气孔直径、孔间距和空气孔层数等参数对PCF 1.31和1.55μm波长处损耗特性的影响。结果表明,选择高空气填充率的结构和增加包层空气孔层数都可以降低PCF损耗;通过增大最外层空气孔直径可在保持色散特性不变的情况下显著降低PCF的损耗。该结论可以为设计低损耗特性的PCF提供理论依据。     

大模面积色散平坦光子晶体光纤的优化设计

设计了一种正八边形空气孔排列的大模面积色散平坦光子晶体光纤,借助多极法对这种结构的光子晶体光纤的模场面积、有效折射率、色散系数和限制损耗进行了数值模拟.结果表明,正八边形空气孔排列的光子晶体光纤的模场面积较相同空气孔间距和空气填充率的正六边形空气孔光子晶体光纤大,且其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.主要分析了当这种光纤的结构参数发生改变时,光纤的限制损耗、有效模面积以及色散特性的变化规律,最终通过选择适当的参数,设计了在1 300～1 650 nm波长范围内色散平坦的大模面积光子晶体光纤.     

超低损耗孔助光纤弯曲性能优化设计

建立了弯曲光纤的二维轴对称有限元分析模型,对初始光纤弯曲性能进行了有限元分析,分别计算其弯曲损耗,有效模场面积和连接损耗;选取芯层到下陷层距离b,下陷层宽度c,下陷层深度t,空气孔孔径r为设计变量,以弯曲损耗和连接损耗最小为目标,利用正交试验和灰度关联分析相结合的方法对光纤弯曲性能进行了多因素多目标优化设计。研究结果表明:优化后光纤弯曲损耗从0.127 8 dB/m减小到1.749 810-4 dB/m;有效模场面积从94.741 m2减小到82.37 m2;连接损耗由0.174 3 dB减小到5.80510-4 dB。与标准单模光纤对比发现,新型光纤在弯曲半径为3 mm的情况下,有效模场面积从209.21 m2减小到82.3 m2,连接损耗从7.535 8 dB减小到5.80510-4 dB,大大地降低了光纤的连接损耗。新型光纤在小半径弯曲情况下,也能保证系统的传输质量。     

六重对称PC光纤结构参数对基模损耗影响研究

用多极方法数值研究构成六重对称全内反射型光子晶体光纤各种结构参数对1.55μm处基模限制损耗的调节,数值结果表明包层空气孔层数、空气孔直径、间距、相对孔径对限制损耗都有影响,其中空气孔层数的影响极大,在其他参数不变时层数越多限制损耗越小.层数与间距一定时,包层空气孔直径越大限制损耗越小;层数与包层空气孔直径一定时,间距越大限制损耗越大;在层数与相对孔径一定时,限制损耗随空气孔半径与间距的同比增大而减小.     

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。     

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)...     

用于产生超连续谱的硫系光子晶体光纤的色散特性

光子晶体光纤具备的无截止单模、模场面积可调和色散可控的特性,使其在超连续谱的产生中具有独特的优势。超连续谱的产生条件之一,是所使用的光纤须具有高的非线性,而硫系玻璃非线性系数极高,因此利用硫系玻璃光子晶体光纤产生超连续谱的研究备受关注。采用熔融-淬冷法制备Ge23Sb12S65硫系玻璃,并以此为基质设计了用于超连续谱产生的高非线性光子晶体光纤。采用多极法分析光纤孔间距、孔径比d/等对光纤的色散零点位移、色散平坦调控、损耗及模场面积的影响,最终得到当=2m,d/=0.43时,可获得2~4m平坦色散的高非线性光子晶体光纤结构。     

高双折射高非线性低损耗八边形光子晶体光纤特性

为了同时实现高双折射高非线性并得到低损耗,设计一种在光纤纤芯附近引入椭圆形空气孔和圆形空气孔组成的新型优化的八边形光子晶体光纤。采用全矢量有限元法结合各向异性完美匹配层,对该光纤的有效面积、非线性、双折射和损耗特性进行了模拟分析。数值模拟结果表明,通过选择适当的结构参数,在波长1.55 m处,该光纤具有高双折射高达B=1.6810-2,比普通光纤高两个数量级,高非线性系数为=60 W-1km-1和低损为0.6 dB/km。这种具有高双折射高非线性系数的光纤可用于光通信、偏振敏感的各种设备和产生超连续普等领域。     

光子晶体光纤色散特性的多极法研究

应用多极法对折射率导模型光子晶体光纤的色散特性进行了数值模拟.与实验数据对比,验证了该计算方法的准确性.研究了结构参量孔径d、孔距Λ和包层空气孔层数Nr对光子晶体光纤色散特性的影响;分析表明,通过改变包层空气孔直径d或空气孔间距Λ,可使光子晶体光纤零色散波长移动;当包层空气孔层数Nr较小时,Nr不同的各光纤色散特性差别极大;当Nr足够大时,将不再影响光子晶体光纤的色散特性.本文的计算和分析可以为设计适当色散特性的光子晶体光纤提供理论依据.     

轨道角动量模传输的圆环形光子晶体光纤

设计了一种新型轨道角动量模传输的圆环形光子晶体光纤,包层为排列有序的矩形空气孔围绕纤芯呈圆形排列,纤芯为大的空气孔,中间环形高折射率区为光子轨道角动量传输区。利用基于有限元法的COMSOL Multiphysics软件进行仿真分析,对光子轨道角动量模式在光纤中的传输特性进行了详细讨论。结果表明,该结构可实现1.2~2.0 m波段50个轨道角动量模式的有效分离和稳定传输,简并模式的有效折射率差大于10-4,保证了每个模式的稳定传输;限制损耗仅为10-9 dBm-1,非线性系数低至0.833 km-1W-1。该光纤可以应用于模分复用系统,将大大提高通信系统容量和频谱效率。