光子晶体光纤的色散特性分析

从麦克斯韦方程组出发,利用有限元方法,分析光子晶体光纤的色散特性。在考虑纯石英材料自身色散的前提下,计算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数。结果表明,调节空气孔直径d和包层空气孔间距∧的大小,改变空气孔填充介质的折射率n,可以有效地控制光子晶体光纤的色散,为光子晶体光纤的设计和制造提供了理论依据。     

光子晶体光纤的色散特性分析

从麦克斯韦方程组出发,利用有限元方法,分析光子晶体光纤的色散特性。在考虑纯石英材料自身色散的前提下,计算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数。结果表明,调节空气孔直径d和包层空气孔间距∧的大小,改变空气孔填充介质的折射率n,可以有效地控制光子晶体光纤的色散,为光子晶体光纤的设计和制造提供了理论依据。     

双空芯光子晶体光纤温度传感特性研究

分析双空芯光子晶体光纤在填充高温度系数折射率敏感介质后的温度特性.应用全矢量有限元法研究温度对其模场分布、等效折射率、耦合长度及限制损耗的影响.结果表明,耦合长度随温度升高递减,限制损耗随温度升高递增.当结构一定时,短波长条件下,双空芯光子晶体光纤具有更好的温度敏感特性.     

应力型大模面积光子晶体光纤的纤芯设计

通过施加完美匹配层,利用有限元法,研究热应力诱导的单偏振大模面积光子晶体光纤的偏振特性,计算纤芯参数对场能量分布系数和偏振损耗比的影响.结果表明,随着纤芯折射率提高,两正交偏振模的损耗比下降,当纤芯直径减小时,场能量分布系数降低.     

基于新型层状微结构光纤的模式截止特性分析

采用矢量有限元法分析和设计了一种新型的层状微结构光子晶体光纤.通过数值模拟纤芯基模的有效折射率neff和包层空间填充基模有效折射率ncld,获得这种微结构光纤的模式截止特性.与传统光子晶体光纤相比,这种微结构光纤单模和多模的边界条件在获得无截止单模传输前提下,具有更大的空气孔尺寸和非线性效应,有更高的灵活性,可以保持更短的单模截止波长,获得较高的非线性系数.     

光子晶体光纤液体传感器过渡区光场传输特性

采用有限元方法,通过数值模拟来研究用于液体光纤传感器的全反射型光子晶体光纤中的光传输特性．针对灌输液体后,光子晶体光纤过渡区呈现的双层环形结构进行分析,在所提出理论计算模型的基础上,给出了不同结构下的模场分布,讨论各参量对模场面积和能量分布的影响．研究结果表明,灌输液体后,光场要经历一个扩散后再集中的过程;在浸润凹液面处,模场面积和能量分布是随着凹面处内环半径的递增而逐渐集中的,而非浸润凸液面处模场面积则集中的更快;光纤中的光传输特性也受灌输液体的性质影响．这些都为光子晶体光纤液体传感器的设计提供了理论参考依据．     

混合纤芯光子晶体光纤的色散特性研究

利用有限差分法研究了一种混合纤芯光子晶体光纤的色散特性.在光纤端面的外围区域,由空气孔在石英材料中均布排列形成包层,在中心则由圆形高折射率材料与布居其近邻的数个辅助小空气孔共同构成纤芯.辅助空气小孔使光纤的色散陡增,比普通光纤色散参数高两个数量级以上.详细的数值研究表明,纤芯周围的一圈辅助空气小孔数目越多、越靠近圆形高折射率材料则色散参数就越大.当辅助小孔距离纤芯非常近时,模场面积大幅度增大,此时不仅能获得超大色散,而且能够使光子晶体光纤具有非常小的非线性效应.改变包层空气孔的大小对色散参数影响不明显.     

光子晶体光纤光栅谐振波长的特性研究

应用多极法理论和传输矩阵法,对基于包层空气孔为正六边形对称结构的光子晶体光纤的布喇格光栅特性进行了计算和仿真。对比研究了常规单模光纤所成光栅与相同光栅周期的光子晶体光纤布喇格光栅反射谱之间的差异,重点研究了光子晶体光纤的结构参数变化（间隙孔半径、层数）与光子晶体光纤光栅的谐振峰变化规律。当光子晶体光纤的间隙孔半径增大时,光子晶体光纤光栅的谐振波长出现蓝移;当光子晶体光纤的间隙孔径不变而层数增加时,光子晶体光纤光栅的谐振波长出现红移。     

THz光子晶体光纤的模式及色散特性分析

利用等效折射率法得到了光子晶体光纤的特征方程,该文讨论了光子晶体光纤在THz频段的模式分布及色散特性。结果发现:光纤包层空气孔间距固定,减小空气孔半径,包层等效折射率增大,高次模截止频率增大,色散最大值减小,零色散及最大色散对应的频率增大;包层空气填充率固定,增大空气孔半径,包层折射率增大,高次模截止频率增大,色散最大值增大,零色散及最大色散对应的频率减小。通过适当调节包层空气孔间距和空气孔大小,可在很宽的频带内实现单模、零色散THz波传输。     

利用有效折射率法对光子晶体光纤非线性系数的研究

利用有效折射率法推导计算了全内反射型光子晶体光纤非线性系数与其结构参数——包层空气孔间距、空气孔半径、入射光波长的关系. 得出了全内反射型光子晶体光纤非线性系数与结构参数、入射光波长的关系曲线,并讨论了其对光子晶体光纤非线性系数的影响. 为光子晶体光纤在非线性研究与应用方面提供了理论依据.     

带隙型光子晶体光纤及其分析方法

光子晶体光纤是近年来出现的一种新型光纤,其特点是包层排列有规则或随机分布的波长量级的空气孔。包层中的微结构使得光子晶体光纤能够呈现出许多传统光纤不具备的特性,其在光通信领域具有极大的应用前景。文章从光子晶体的概念出发,概述了光子晶体的特征,通过引入光子晶体光纤的概念,介绍了光子带隙型与全内反射型光子晶体光纤的基本结构及导光原理。同时文章简要分析了带隙型光子晶体光纤的各种主要理论研究方法,并对其做出了相应的评价。     

国产化大模场掺镱光子晶体光纤的设计与制备

理论分析了空气孔尺寸与晶格常数对光子晶体光纤(PCF)单模特性的影响,设计了大模场双包层PCF的波导结构。采用自主知识产权的专利技术,制备出高数值孔径大模场掺Yb双包层PCF,其内包层数值孔径为0.65,纤芯数值孔径为0.06,有效模场面积为1 465.7μm2。     

光纤端面衍射场光束的特征参数

光纤端面衍射场光束的特征参数由基于二阶矩和微分算子算法定义的近场模场半径、远场发散角角半径和基于二阶矩算法定义的光束传输因子综合描述.在傍轴近似条件下,推导出光束参数之间满足以光束传输因子为枢纽的简单关系式,给出光束传输因子大于1的结论.提出光纤端口衍射场的光束参数可直接由光纤模式场分布,或由可实际精确测量的远场衍射频谱分布精确计算,为精确测量和计算光纤特征参数提供了理论依据.最后推导出阶跃折射率光纤LP01模衍射场光束特征参数的解析函数表达式和光束特征参数的范围.     

基于结构性改变PCFG的制备工艺研究

研究了基于结构性改变的光子晶体光纤光栅的热激法制备工艺,理论分析了此种工艺的成栅原理,采用热传导理论和有限元法研究了制备过程中光子晶体光纤中的温度场分布,以及包层空气孔结构和激光参数对成栅效果的影响。研究结果表明,利用光子晶体光纤包层空气孔周期性塌缩可以形成光栅;采用两点热激法时,能够实现能量在光纤径向均匀分布,轴向近似于高斯分布;包层气孔结构加速了成栅过程,相同光斑尺寸下,光纤塌缩所需激光功率随气孔层数和气孔半径的增大而减小;最后,对包层空气孔结构为1层到7层的光子晶体光纤热激过程进行仿真,得到了空气填充率与所需激光功率的关系。此种光纤光栅从根本上克服了传统光栅热稳定性和长期稳定性不佳的问题,在光纤传感等领域具有较大的潜在应用价值。