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。     

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.     

应用等效折射率模型研究光子晶体光纤

应用等效折射率模型研究了光子晶体光纤(PCF)的传播特性.介绍了光子晶体光纤的等效折射率模型.通过求解标量波动方程得到了光子晶体光纤包层基空间填充模的模式折射率,利用阶跃光纤的理论来研究光子晶体光纤的导模特性.应用此模型对不同结构光子晶体光纤包层区的等效折射率与波长的关系进行了讨论.包层区等效折射率与芯子的折射率差随波长的增加而增大,并由此阐述了光子晶体光纤的单模特性.数值分析得到光子晶体光纤的基模的模式折射率,并由此研究了光子晶体光纤的波导色散与结构参量的关系.分析表明,光子晶体光纤的波导色散随空气孔孔距的变化符合Maxwell方程的比例性质.空气孔的相对孔径对波导色散有重要的影响.这些分析表明光子晶体光纤具有可以灵活设计其色散特性的潜在应用前景.     

八角格子色散补偿光纤

为了消除光纤通信系统中色散,采用各向异性完全匹配层和全矢量有限元方法,进行了理论分析和实验验证,设计了一种基于八角格子晶体的同轴双芯色散补偿光子晶体光纤;得到了该色散补偿光纤的传输特性如基模有效折射率、色散、损耗和非线性系数方面的数据,并分析了光纤波导色散与色散补偿光纤结构参量之间的关系。结果表明,所设计的光纤在200nm的负色散范围内,拥有负色散值(在波长为1.55m处有最低负色散值-1500 ps/(nmkm)),同时在E+S+C波段有较低的限制损耗(小于3.3dB/km);非线性效应也得到显著抑制。     

椭圆孔微纤芯光子晶体光纤的数值模拟

提出了一种在纤芯引入四个近矩形排列的椭圆空气孔,包层空气孔呈阶梯结构的高双折射光子晶体光纤,采用全矢量有限元方法,对光纤基模的模场分布、双折射、色散、限制损耗、有效模面积及非线性系数等特性进行了数值模拟.这种设计为获得高双折射光子晶体光纤提供了一种新的方法,为改善光子晶体光纤其他性能(如色散、非线性特性)提供了一种新的...     

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。     

光子晶体光纤的模式截止特性研究

本文应用平面波法和光子晶体光纤(PCF)的全矢量超格子叠加模型,分析了光子晶体光纤的模式及二次模截止特性.对于给定结构的PCF,计算得到了决定模式数量及模式截止的归一化传播常数.由截止频率及其渐近线将PCF的工作区域划分为三个:无尽单模,单模和多模区域.     

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.     

新型大模场光子晶体光纤传输系统及其传输特性分析

通过在多模光子晶体光纤的两端分别连接一根单模光子晶体光纤,对其选择合适的参数,形成一种可以实现低弯曲损耗、大模场单模传输的光纤传输系统。运用数值仿真,分析了该传输系统在模场面积、弯曲损耗、连接损耗等方面的特性。研究结果表明,多模光子晶体光纤与单模光子晶体光纤所组成的系统可实现有效的单模传输;工作波长为1064nm时,多模光子晶体光纤在直波导状态时的基模模场面积可达1593μm2;在弯曲半径低至10cm时,多模光子晶体光纤仍然可以保持低损耗传输。经过对多模光子晶体光纤结构参数的优化,其与单模光子晶体光纤的连接损耗降低至0.085dB。     

方形空芯光子晶体光纤的特性分析

利用全矢量有限元法,分析了方形空芯光子晶体光纤的色散特性、纤芯内的能量分布和有效模面积.结果表明,方形空芯光子晶体光纤在1.67～1.81 μm范围内具有较平坦的色散特性,较高的能量分布和较大的有效模面积,为进一步设计具有平坦色散和大模场面积的方形空芯光子晶体光纤提供了理论依据和参考.     

八角晶格光子晶体光纤的损耗特性分析

应用多极法对O-PCF的损耗进行了计算和分析,并与H-PCF进行了比较,发现相同空气填充率下,O-PCF的损耗小于H-PCF的损耗,O-PCF在能获得更大有效模式面积的同时,在损耗特性方面也更具优势;研究了包层空气孔层数、孔直径和孔间距等在1.33 μm和1.55μm处对损耗的影响,得到了损耗随各结构参数变化的规律,并总结了获得低损耗大模面积O-PCF的一般方法.     

Analysis of ring launching scheme using hollow optical fibre mode converter for 10 Gbps multimode fibre communication

A ring launching scheme using a mode converter based on hollow optical fibre (HOF) is theoretically investigated for the purpose of increasing bandwidth for multimode Gigabit Ethernet communication. The mode converter based on HOF transforms the fundamental mode of a single-mode fibre (SMF) to a ring-shaped mode. It has the characteristic to improve the bandwidth by exciting higher-order modes of the multimode fibre (MMF) selectively. The HOF launch is studied under various aspects such as induced coupling efficiency, mode power distribution, and bandwidth-length product and is compared to centre and offset launching schemes. It is shown that the ring launching scheme is expected to support 10-Gb Ethernet applications using conventional multimode fibres.     

Lateral-mode discrimination in ridge waveguides by misaligned totalinternal reflection mirrors

Lateral-mode discrimination by misaligned total internal reflection (TIR) mirrors in multimode ridge waveguide structures is proposed. The effects of angular misalignment in TIR mirrors and index steps in ridge waveguides on the modal reflectivity is analyzed by a plane wave expansion method. The modal reflectivity of a high order mode decreases more rapidly than that of a fundamental mode as the angular misalignment of TIR mirrors increases. It is found that a fundamental mode can have high modal reflectivity (~0.9) with significant lateral-mode discrimination over high-order modes if the ridge waveguides have large index steps     

掺镱多模双包层光纤激光器弯曲选模研究

为了使大芯径多模双包层光纤激光器实现基模输出以抑制高功率双层光纤激光器中的非线性效应,采用将大芯径的多模双包层光纤适当弯曲进行选模使双包层光纤激光器获得单模激光输出的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了大芯径多模双包层光纤内包层折射率、纤芯半径、光纤内传输信号光波长、光纤弯曲半径等因素对弯曲损耗及激光器输出光场模式影响的数据,并采用国产掺镱多模双包层光纤进行了弯曲选模实验,实现了多模光纤激光器的单模输出.结果表明,激光器最大输出功率达9W,斜率效率达17.3%,输出为基模.这一结果对大芯径多模双包层光纤激光器的选模是有帮助的.     

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.     

Circuit modeling of multimode bistable laser diodes

A circuit model for multimode bistable laser diodes (BLD) has been developed from the rate equations. The model is simulated for dc sweep and transient conditions using circuit simulation program PSPICE. The hysteresis behaviour and the dynamic properties of the longitudinal modes of the BLD are studied. The dc sweep simulation shows “S”-shaped bistability for the fundamental mode, whereas the sidemodes exhibit a “loop”-like bistability. The transient simulation also shows similar behaviour     

高灵敏度多模干涉-异质无芯光纤折射率传感器

基于多模干涉理论和自映像效应,设计了一种高灵敏度多模干涉-异质无芯(SNS)光纤折射率传感器。利用纤芯失配在包层激发的高阶模与无芯光纤中产生的基模耦合产生多模干涉来实现其对折射率的传感测量。应用波束传播法(BPM)数值模拟了传感器在不同折射率条件下光的透射谱,讨论了无芯光纤的长度及外部环境折射率等参数对传感器性能的影响。通过无芯光纤SNS结构传感器的样品制备,测试了多组不同浓度蔗糖溶液下的透射谱,实验结果与数值模拟结果一致。结果表明:在折射率1.330~1.419范围内,透射谷的波长灵敏度达到189nm/RIU,透射率灵敏度达到-40%/RIU。     

Multimode interference couplers for the conversion and combining ofzero- and first-order modes

Optical waveguide mode-combiners for fundamental and first-order modes, based on multimode interference (MMI) couplers are presented. These devices convert a fundamental mode into a transversal first-order mode and combine it in lossless fashion with a second fundamental mode. They can separate zero- and first-order modes in a common waveguide and allow the splitting and combining of zero- and first-order modes with nonuniform power splitting ratios. Realizations in InGaAsP-InP are demonstrated. These new components have successfully been integrated into all-optical switches and were found to have advantageous characteristics in all-optical devices