工作在1550nm的全固态光子晶体光纤的设计

利用全矢量平面波展开法对三角形排布孔包层-圆纤芯结构的光子晶体光纤的光子带隙特性进行了数值模拟,对比研究了传统光子晶体光纤(空气-石英纤芯结构)和全固态光子晶体光纤(非空气-石英纤芯结构)的光子带隙(导模)与结构参数(包层孔直径dclh、包层孔间距和包层孔填充比f)的关系,设计出了一组合适的结构参数(纤芯直径dco＝5.3 m,包层孔材料的折射率nclh=1.65,dclh＝1.0 m,＝2.0 m,f＝0.7),可以使相应的全固态光子晶体光纤工作在1 550 nm的现代光通信波长上,且光子带隙可以达100 nm.     

空芯光子带隙光纤纤芯截切半径的研究

利用平面波展开法(PWM)计算了理想的圆形空气孔按三角格子排列的光子晶体带隙,利用带隙图设计了移去7根玻璃毛细管形成纤芯的空芯光子带隙光纤(PBF),随后利用全矢量有限元法(FEM)计算了所设计的光纤,给出了在不同半径情况下沿z轴方向的光强分布和光强等高线分布,从而得出了该类光纤消除表面模、减小损耗的纤芯半径最佳截取范围为0.9Λ～1.0Λ,为光纤的拉制提供了理论依据.     

1550nm处空芯光子晶体光纤带隙结构的研究

文章利用全矢量平面波法分析了二维三角结构空芯光子晶体光纤平面内和平面外存在的光子带隙的结构图.重点分析了课题组拉制的空芯光子晶体光纤,计算出了存在光子带隙的波长范围,发现在1550nm的光纤通讯窗口也存在光子带隙.通过理论计算这种光纤,发现随着包层的空气填充率、包层与空气孔两介质的相对折射率差的增大,带隙宽度也将随之增大.最后,说明了如何制备宽带隙的光子晶体光纤.     

空芯光子晶体光纤纤芯中的功率分数及其带隙特性

增大光场与气体的作用范围是提高光子晶体光纤(PCF)气体传感灵敏度的主要途径之一。首先,利用多极方法模拟了空芯光子晶体光纤中的功率分数随波长的变化关系,研究发现带隙型光子晶体光纤纤芯中光功率分数随波长变化是不连续的,其最大值可达90%,最小值不到5%。纤芯中光功率分数随波长的分布还与光子晶体光纤包层的空气填充率有关。其次,通过平面波展开方法计算了相应光子晶体光纤周期性包层所导致的光子带隙,研究发现纤芯中的功率分数与光子晶体光纤周期性包层光子带隙的特征有着密切的联系。只要被检测气体的特征波段落入空芯光子晶体光纤的光子带隙中,纤芯中的光功率分数就会远大于实芯光子晶体光纤倏逝波吸收传感时气孔中的功率分数。     

掺Yb3+铝硅酸盐玻璃纤芯的光子晶体光纤

为了获得用于掺Yb3+脉冲光纤激光器的具有反常色散的光子晶体光纤,设计了一种掺Yb3+铝硅酸盐玻璃纤芯的结构,包层部分为普通的六边形结构,分布着直径相同的空气孔,其纤芯横截面为椭圆形,在包层和纤芯之间设计了4个小椭圆空气孔。研究了包层的空气孔直径d与空气孔中心间距Λ以及二者的比值d/Λ这些参量变化时,色散随波长变化的情况;同时研究了4个小孔对色散和双折射的影响。结果表明,这一结构的光子晶体光纤,当Λ=2.3μm、d/Λ=0.5时色散呈现反常色散,作为掺Yb3+脉冲光纤激光器的增益部分是可行的。该研究对掺Yb3+光子晶体光纤在脉冲光纤激光器方面的使用是有帮助的。     

中央空气纤芯半径对PBG-PCF基模特性调节研究

为数值研究中央空气纤芯半径对六重对称带隙导光型光子晶体光纤基模特性的调节,采用全矢量平面波与多极方法分别计算出该类光纤的带隙结构及不同中央空气纤芯半径时可能存在基模的有效折射率,由有效折射率分析了基模色散、非线性和限制损耗特性。数值结果表明,中央纤芯半径越大,色散越大,长波长段色散随入射波长在零色散附近振荡变化,在某一特定波长时非线性系数随中央纤芯半径的增大而增大;基模限制损耗总体随入射波长的增大而减小,在某些纤芯半径处出现振荡特性。     

结构参数对空心PCF带隙特性的影响

利用全矢量平面波法分析三角晶格结构空心光子晶体光纤（PCF）的结构参数包层空气孔直径d、包层空气孔间距以、包层的空气填充率F以及介电常数对光子带隙的影响。通过模拟计算发现,随着d、F、介电常数的增大以及A的减小,带隙宽度也随之增大。说明了采用何种参数配置能实现宽带隙的PCF,并模拟出在这些结构参数下的带隙分布图。     

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.     

大空气孔微结构光纤光栅反射谱分析

采用有限元方法和耦合模理论,分析了圆型大空气孔微结构光纤Bragg光栅的光谱特性,并进行了数值计算.结果表明,随纤芯半径的增大,此类光纤光栅纤芯模式和包层模式的谐振蜂向长波长方向漂移.随包层空气孔半径的增大,包层谐振峰向长波方向漂移,并逐渐趋于稳定值.随包层空气孔中填充材料折射率的增大,纤芯模式谐振峰中心波长不变,而第...     

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。     

氢氟酸填充腐蚀方法在光子晶体光纤制造中的应用

提出一种研制光子晶体光纤(PCF)的氢氟酸填充腐蚀新方法.该方法将氢氟酸填充于已拉制的光子晶体光纤空气孔中,通过改变其横截面结构,研制具有特定结构的光子晶体光纤,改变其导光性能.研究表明,随着对光子晶体光纤空气孔腐蚀程度的加深,其泄露损耗和散射损耗不断减小,非线性系数明显提高,纤芯基模的有效折射率和包层的等效折射率相应减小,群速度色散也随之改变.     

光子晶体光纤包层中气孔和掺杂介质柱尺寸对光纤带隙特性的影响

采用平面波展开法(PWM)研究了基于三角晶格、复合蜂窝晶格和改进的复合蜂窝晶格光子晶体光纤(PCF)的包层中不同层气孔和掺杂介质柱尺寸对光纤带隙的影响.结果表明,在第m层(m=1,2,3)空气孔直径改变同样大小的情况下,随着m的增大,第m层空气孔尺寸的变化对带隙的影响越来越小;通过改进光纤结构中介质柱的排列,或掺杂折射率比较大的介质,可以有效地调节或增宽光子带隙(PBG),具有改进的复合蜂窝品格结构的光子晶体光纤可实现更宽的带隙分布.     

光子带隙型光子晶体光纤的研究

实验证明,空心的空气-石英光子晶体光纤的纤芯可以局域光,并在理论的基础上,得到光子带隙存在的条件,特定的波带受到限制并沿光纤传导;与每一个波带相对应的光子晶体包层中出现一个完全的二维光子带隙,随着空气填充率的增加,光子带隙的相对大小也会随之变大,而且当减小空气孔尺寸时,光子带隙将被抑制。采用透射谱法在红外波段对带隙型光子晶体光纤进行测量,通过比较光纤的透过谱与光源的光谱,确定是否存在光子带隙。     

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.     

光子带隙光纤中纤芯环掺杂对传输特性的影响

为了研究光子带隙光纤中纤芯环掺杂浓度的百分比对光纤传输特性的影响,利用全矢量有限元法在纤芯环掺杂浓度的百分比为1%～5%的条件下对7孔光子带隙光纤纤芯环掺杂和19孔光子带隙光纤纤芯环掺杂两种结构进行了仿真,比较了两种结构的纤芯模能量分布曲线,并且给出了19孔光子带隙光纤在不同的纤芯环掺杂浓度的百分比下,光纤带宽、色散、有效模面积和有效折射率的分布曲线图。结果表明,19孔光子带隙光纤比7孔光子带隙光纤具有更强的限光能力,且纤芯环掺杂浓度的百分比对光子带隙光纤的传输性能有显著的影响。     

包层结构对光子晶体光纤光栅反射谱的影响

利用RSoft软件对包层空气孔为正六边形对称结构的光子晶体光纤的模场进行了分析,并使用模式耦合理论和传输矩阵法对光子晶体光纤光栅(PCFG)特性进行了计算和仿真,对比了不同包层结构和纤芯尺寸的PCFG反射谱之间的差异.仿真结果显示,占空比和纤芯尺寸的大小可影响谐振峰的数量和谐振波长值的大小.     

光子晶体光纤的波导机制

光子晶体光纤 ( PCF)是一种细的硅玻璃光纤 ,这种光纤在整个长度上有规划的微空气孔列阵。对某些几何结构 ,PCF呈现出一光子带隙结构。在带隙中光传播是禁止的 ,辐射模构成导带。最普通的 PCF由一矩形二维空气孔网格组成 ,该空气孔网格没有中心空气孔。在这种结构中 ,波导模的色散关系似乎是半无穷的禁戒带 ,其下限由能在该周期结构中传播的最低级布洛赫模所决定。因为该下限决定了比芯部折射率要低的有效包层折射率 ,某些作者把这非内部带波导看作是由全内反射产生。另一方面 ,波导也可能是蜂窝状 PCF结构 ,在这种结构中 ,网络外的空…     

带隙型光子晶体光纤的特性研究与优化设计

运用全矢量平面波法,分析了三角结构带隙型光子晶体光纤的光子带隙结构和模式特性.结合课题组研制的带隙型光子晶体光纤,分析了间隙孔对其特性的影响,并计算存在带隙的波长范围.对这种光纤的数值计算和分析,发现间隙孔使得光纤的主带隙变宽且产生新的次级带隙,通过合理调整参数,可设计单模特性的带隙型光子晶体光纤.     

高折射率纤芯光子晶体光纤的特性研究

在二氧化硅中掺入适量GeO2可增大折射率，用其作为光子晶体光纤的纤芯时易于将光场捕获在纤芯中，形成稳定的传输模式。本文通过有限差分法数值解亥姆霍兹方程，研究了空气孔呈三角形典型结构排列的光子晶体光纤的特性．当纤芯及空气孔的大小都相同时，纤芯掺杂比例越高，光子晶体光纤的有效折射率就越高，色散则会向负向增长。此外，在这种高折射纤芯的光子晶体光纤中，当纤芯的大小及折射率均固定仅增大周围空气孔时，光子晶体光纤的色散增大，有效折射率趋于降低，模场有效面积也趋于减小。     

空芯光子带隙光纤散射损耗特性及结构优化研究

针对空芯光子带隙光纤内部结构提出了一种准确的建模方法,使用全矢量有限元法研究了纤芯结构变化对光纤散射损耗的影响,对不同纤芯壁厚度以及不同纤芯半径的空芯光子带隙光纤进行了仿真计算,并以归一化分界面场强表征散射损耗的大小。计算结果表明,纤芯壁相对厚度Tc≈4时,散射损耗可以得到较大的降低,同时散射损耗也会随着纤芯半径的增大而减小。通过对纤芯结构进行优化,理论上在1.5~1.56μm波段范围内散射损耗可比现有光纤减小50%。