光子晶体光纤模式特性分析

通过引入包层有效折射率的概念定义了光子晶体光纤中模式激发的判断条件；使用有限元法精确求得了光子晶体光纤的包层有效折射率和有效模折射率的数值解；给出了不同波长的光在不同结构光子晶体光纤中的模场分布，其结果与实验图样一致。     

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.     

光子晶体光纤模式特征的数值研究

应用光子晶体光纤（PCF）的本地正交基函数模型，对PCF的模式特征进行了详尽的数值研究，包括模式特性、传输常量、模场分布、模场面积、功率限制特性等。结果表明：通过调节PCF的结构参量，可以设计大有效面积PCF，用于高功率传输和制作光纤激光器；利用PCF的芯层与包层较高的折射率差，将光功率更大限度地限制在芯层以利于研究非线性效应等。     

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。     

中红外硫系光子晶体光纤参量放大特性模拟研究

硫系玻璃具有良好的红外透过性能（可达25m）,极低的声子能量（350 cm-1）,较大的玻璃形成区和极高的非线性折射率n2（为石英材料的100~1 000倍）。硫系玻璃光子晶体光纤因其优良的非线性特性在红外波段具有众多的潜在应用价值。设计一种高非线性特性的无As环保型的Ge20Sb15Se65硫系玻璃光子晶体光纤,利用平面波展开法对结构参数进行优化,获得了具有高非线性和宽带色散平坦的光纤结构参数,研究了其光学参量放大过程。数值模拟发现,通过调整光纤的色散零点,利用3.4 m激光泵浦,可对3.3~3.5 m波段信号光实现有效放大。     

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.     

光子晶体光纤熔接损耗研究

基于有限元法分析了光子晶体光纤模场半径,为了提高计算速度,提出了一种工作波长为1．55μm时,光子晶体光纤模场半径的快速估算方法,进而实现光子晶体光纤熔接损耗的快速估算。分析表明,本文提出的方法能够准确快速的实现光子晶体光纤熔接损耗的估算。     

光子晶体光纤模式截止特性的理论分析

"无限单模传输"特性是光子晶体光纤最引人注目的特性,Birks等用有效折射率模型对其进行了合理的解释,但定量分析误差很大,而且由于进行了标量近似,填充比较大时不适用.我们仍采用该法,但作了改进:(1)有效纤芯半径和二阶模截止的归一化频率的选取更准确;(2)采用了全矢量方法.研究了光子晶体光纤的模式截止特性,得到了在不同结构参量下归一化频率与相对波数的依赖关系和二阶模截止的相对波数与结构参量的依赖关系,并由后一关系曲线及其渐近线将光子晶体光纤的工作区域划分为无限单模、单模和多模区域.结果与其它数值方法的结果一致性很好,而且方法较其它方法更为简便.     

光子晶体光纤参量放大的理论模拟

光子晶体光纤具有高非线性系数和非常灵活的色散特性，通过调节光子晶体光纤的结构参量，可在具有高非线性系数的同时对光子晶体光纤的零色散波长(λ0)进行调节。利用光子晶体光纤的这些特性可实现在所需波长上的高效率的参量放大。本文采用厄密-高斯函数展开的方法，计算了六角形光子晶体光纤(HF)的零色散波长，发现当气孔间距在1．1μm和2．6μm之间时，光子晶体光纤的零色散波长在1．55μm附近，并给出了零色散波长时气孔间距和气孔大小的关系曲线。对光子晶体光纤中的参量放大(OPA)进行了理论模拟，计算表明在20m光子晶体光纤中，当峰值功率为10W时，参量放大的增益可达60dB，或可获得300nm增益带宽。     

高非线性光子晶体光纤

用有效折射率方法,设计了掺钛蓝宝石（Ti ：sapphire）飞秒激光器工作波长0．800μm附近的高非线性光子晶体光纤。     

用等效经验关系法研究光子晶体光纤的非线性

运用具有三角形孔格子结构的光子晶体光纤(PCF)的近似经验关系与等效折射率模型相结合的方法来研究PCF的非线性。总结更为简捷的经验关系式进行计算,避开复杂的全矢量计算,得到了PCF基模和空间填充基模的有效折射率。利用等效折射率模型,以传统的阶跃光纤等效替代PCF,以光纤的数值孔径作为两个模型的关联点,得到了PCF的有效纤芯面积的简洁表达式。并在此基础上全面讨论了PCF的非线性与其结构参数及材料参数之间的关系,得到了与实际材料非线性相吻合的结论。     

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。     

光子晶体光纤宏弯曲损耗特性的分析

本根据等效折射率模型分析了光子晶体光纤在宏弯曲(以下简称为“弯曲”)情况下的损耗，得到了和普通单模光纤不同的弯曲损耗特性，并分析了不同结构参数下的光子晶体光纤的弯曲损耗曲线。     

用于高功率放大的光子晶体光纤特性研究

稀土掺杂光子晶体光纤是制作高功率光纤激光器、光纤放大器的理想材料,对稀土掺杂光子晶体光纤的研究尤为重要。提出了一种新型的空气孔八边形双排排列的光子晶体光纤,并对其部分特性进行分析。研究了该种光纤的掺杂纤芯直径、掺杂折射率和波长的变化对有效模场面积和有效折射率的影响,并计算了该稀土掺杂光纤作为光纤放大器时的重叠因子的特性。为以后更好的制作光纤放大器等光器件产生了一定的理论基础。     

低折射率芯色散补偿光子晶体光纤的设计

为对低色散斜率非零色散位移光纤进行色散补偿,对低折射率芯光子晶体光纤进行了研究.利用全矢量有限元法设计了三种色散补偿光子晶体光纤.数值计算结果表明,在1550nm处三种色散补偿光纤各自的相对色散斜率与相应低斜率非零色散位移光纤的值能很好地匹配,并且补偿后C波段的残余色散值很小.此外,设计出的色散补偿光纤是具有20μm2以上有效面积的低非线性光子晶体光纤.     

基于光子晶体光纤的分立式拉曼放大器

主要研究了基于光子晶体光纤的宽带分立式拉曼放大器的优化设计方法。简化了多波长抽运宽带光纤拉曼放大器的传输方程, 得到优化设计的模型及目标函数。对传统的优化算法进行了改进, 提出了一种新的遗传模拟退火算法, 该算法同时利用遗传算法和模拟退火算法的优点。设计了两个分立式光纤拉曼放大器, 一个采用双波长抽运, 另一个采用四波长抽运。仿真结果表明, 光子晶体光纤可以用来设计成为短长度、高效的分立式光纤拉曼放大器。     

一种新结构光子晶体光纤的双折射特性研究

在普通正六边形光子晶体光纤的基础上,通过改变x轴方向空气孔的大小及分布构造了一种新结构的光子晶体光纤。利用多极法对该光子晶体基模的模场分布及双折射进行了数值计算,分析了光波长与结构参数对双折射的影响,同时对光子晶体光纤的色散特性进行了研究。结果表明,通过改变x轴方向空气孔的大小以及分布结构使光子晶体光纤比普通六边形结构光子晶体光纤的双折射率明显提高,并且具有较低的宽带反常色散,在光纤双折射效应的应用和光学器件的研制等方面具有独特的优势。     

高对称性模场分布的高双折射光子晶体光纤

设计了一种具有高对称性模场分布的高双折射光子晶体光纤(PCF)结构,由尺寸相同的椭圆空气孔菱形排列组成。利用全矢量有限元法对该种结构光子晶体光纤的基模场分布、有效模场面积、双折射和色散进行数值分析,所得结果与相同结构参数的圆形空气孔光子晶体光纤进行比较。这两种光纤的模场均具有高对称性,近似圆形,并且易于与光器件中其他光纤耦合。椭圆空气孔光子晶体光纤的双折射可达10-3。