高双折射双芯光子晶体光纤特性

提出一种新型的高双折射双芯光子晶体光纤(PCF)模型,通过将最内层8个空气孔替换为4个椭圆空气孔来增大光纤的结构不对称性;通过改变两纤芯间的空气孔大小、椭圆空气孔的椭圆度以及孔间距来分析光子晶体光纤的双折射度、耦合长度以及色散特性。结果表明,双芯光子晶体光纤的模式双折射度达到10-2量级,耦合长度达0.1367 mm,在1.0~1.6 μm波长范围内具有超平坦色散特性。     

高非线性平坦色散光子晶体光纤的研究

为了研究最内层空气孔的大小以及空气孔的占空比改变对光子晶体光纤的非线性系数、色散的影响,采用全矢量有限元方法,进行了理论分析和实验验证,取得了非线性系数、色散系数随频率和结构参量的变化数据。结果表明,三角晶格结构的非线性系数大,色散较平坦,能够在400nm~1160nm保持单模传输,非线性系数达到172km-1·W-1,在0.65μm~1.0μm范围内具有超平坦色散。这一结果对光通信领域的研究是有帮助的。     

混合导光双芯光子晶体光纤及分束器

设计了一种基于全内反射和光子带隙效应两种导光机制的混合导光双芯光子晶体光纤,以耦合模式理论为基础,利用全矢量有限元法和平面波展开法分析了其有效折射率和耦合长度特性。数值分析结果表明:通过改变光纤中大空气孔直径及孔间距,可以调节耦合长度的大小,通过改变高折射率柱直径以及高折射率柱的有效折射率,可以调节耦合长度大小及耦合长度极大值的位置。利用所设计的混合导光双芯光子晶体光纤制作的偏振分束器,其长度为5.2 mm,在31 nm带宽范围内,分光比小于-30 dB;在60 nm带宽范围内,分光比小于-20 dB。     

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。     

空芯光子晶体光纤损耗的研究

为了研究反共振纤芯壁对空芯光子晶体光纤限制损耗和散射损耗的影响,利用全矢量有限元法对所设计的具有不同纤芯壁和纤芯半径的空芯光子晶体光纤进行仿真,得到了3种纤芯壁在不同纤芯半径时的有效折射率、限制损耗和芯内功率分数随波长变化的曲线。由数值模拟结果可知,纤芯壁采用T=3的环形反共振层和椭圆反共振层设计时,限制损耗降低了约两个数量级,芯内功率分数在通信波段提高了13%。结果表明,这两种设计可以有效降低空芯光子晶体光纤的限制损耗和散射损耗。