2 μm波段高双折射微结构磁流体光纤特性研究

郭玉玉; 延凤平; 刘硕; 张鲁娜

doi:doi:10.3788/CJL201845.0406003

中国激光, 2018, 45 (4): 0406003, 网络出版: 2018-04-13

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Characteristics Investigation of High Birefringent Micro-Structured Optical Fiber Filled with Magnetic Fluid at 2 μm Band

论文大纲

郭玉玉 ¹延凤平 ^1,*刘硕 ²张鲁娜 ¹

作者单位

¹ 北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044

² 河北工业大学电子信息工程学院, 天津 300401

光纤光学微结构光纤模式双折射限制损耗磁流体 fiber optics micro-structured optical fiber mode birefringence confinement loss magnetic fluid

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摘要

设计了一种新型微结构光纤, 光纤包层中具有相互垂直的两对椭圆空气孔, 即两个较大的椭圆空气孔和两个较小的填充磁流体的椭圆孔, 四个孔包围形成一个类长方形的纤芯。采用有限元法仿真分析了它在2 μm波段的双折射特性和损耗特性, 并通过优化得到最佳光纤结构参数。仿真结果表明, 该光纤结构的模式双折射可以达到10-3, 限制损耗低于10-11 dB·m-1, 同时实现了高双折射和低限制损耗的设计目标。通过改变外界磁场可以改变磁流体材料的折射率, 进而改变光纤的有效折射率, 实现对光纤中所传输的偏振光相位的连续调谐。

Abstract

A new type of micro-structured optical fiber (MOF) is designed. The fiber cladding has two pairs of elliptical air holes that are perpendicular to each other. The larger holes are filled with air and the smaller holes are filled with magnetic fluid. The four holes form a rectangular core. The finite element method is utilized to simulate and analyze the birefringence and confinement loss of the fiber at 2 μm wavelength band, and the best fiber structure is obtained by the structure parameters optimization. The simulation results show that the optical fiber model birefringence can reach to 10-3, while the loss is less than 10-11 dB·m-1, thus, double standards of high birefringence and low confinement loss are achieved simultaneously. The refractive index of the magnetic fluid material can be changed by change of the external magnetic field, and then the effective refractive index of the fiber is changed. Consequently, the transmission of polarized light in the fiber can be tuned continuously.

1 引言

微结构光纤(MOF)由于具有灵活的设计结构、无截止单模传输特性^[1]、灵活的色散特性^[2]、高双折射特性、高非线性等特点,被广泛应用于特种光纤器件和光纤传感领域。根据导光原理的不同,微结构光纤可以分为两大类:第1类是全内反射型(TIR)微结构光纤^[3],这类光纤的导光原理与传统光纤相同,利用全内反射机制导光,其纤芯的有效折射率高于包层,又被称为折射率引导型微结构光纤;第2类是光子禁带型(PBG)微结构光纤^[4],这类光纤利用光子晶体的禁带效应导光,纤芯通常为空气或低折射率材料。

传统双折射光纤的双折射可以利用几何双折射和应力双折射两种方法引入,其模式双折射B通常只能达到10^-4,而对于微结构光纤,可以通过改变空气孔的形状、大小、孔间距及孔分布的方法,使双折射达到10^-2。同时,高双折射微结构光纤(HB-MOF)还有很多其他优点,比如单模工作范围大,设计自由度大,可通过设计实现双折射可调谐^[5]。通常通过破坏光纤纤芯或包层的几何对称性可使光纤产生较大的双折射,但采用包层不对称性提高双折射的同时也增加了限制损耗L,这主要依赖于光纤有效模式扩散到包层的程度,因此利用纤芯不对称提高模式双折射时还需降低限制损耗^[6]。光纤双折射的大小在很大程度上取决于纤芯和包层的折射率差^[7],较小的芯包折射率差很难得到较高的模式双折射,因此有的科研工作者通过在固体纤芯中插入微小的空气孔来使其具有非对称性。An等^[8]在纤芯插入4个矩阵排列的小尺寸椭圆空气孔,使光纤在1550 nm波长处的双折射达到10^-2,损耗小于0.002 dB·km^-1;刘旭安等^[9]提出在纤芯引入亚波长尺寸(0.16 μm)的微型双孔结构阵列,可获得较高的双折射(10^-3量级)和极低的限制损耗(10^-4 dB·km^-1),但是这种小孔的存在增加了光纤制造的难度。

磁流体(MF)是一种新型功能性材料,具有热透镜效应、磁光效应、折射率(RI,n)可控性等的光学特性^[10-11],在传感器、光调制器、光开关等多方面有广泛应用。应用主要是针对磁流体的折射率可控性展开,当外磁场作用在磁流体上时,磁流体的折射率会随磁场强度的变化而变化,具有调谐性。影响磁流体折射率的因素有很多,除外磁场之外,还与磁流体本身的性质(如磁性粒子的类型和大小等)、磁流体温度等因素有关^[12],因此在研究外磁场对磁流体折射率的影响时要保持外界温度恒定。

近年来,2 μm波段的光纤激光器由于在测高、测距、大气遥感等方面具有重要的应用前景而受到广泛关注^[13],2 μm波段的掺铥光纤激光器也得到了快速发展。由于掺铥光纤有较宽的增益,可实现1.7~2.1 μm 波段范围内的激光输出,该波段内的激光处于人眼安全波段,可广泛应用于激光雷达、激光医疗、特殊材料加工以及光学参量振荡器的抽运源等领域^[14]。2016年,杨昌盛等^[15]分析了2 μm波段掺铥连续单频光纤激光器的实验研究进展,提出其还有很大的研究空间。为了保证掺铥光纤激光器输出激光波长的高稳定性、窄线宽和可调谐,通常采用各种结构的光栅充当激光器的腔镜,因此设计性能优良的2 μm波长的光纤光栅对保证掺铥光纤激光器良好的输出特性意义重大。为了实现光栅的可调谐特性,首先设计一种新型的具有可调谐特性的微结构光纤,接着采用掩模板法在此种光纤上写制光栅,通过改变外界磁场实现光栅的调谐。针对传统光栅写入散射大的问题,任晓敏等^[16]提出一种新的微结构光纤光栅写入方法。

针对以上问题,本文设计了一种光纤结构,在包层有相互垂直的两对椭圆空气孔,减少了包层空气孔数量,同时增大空气孔尺寸,一定程度上减小了光纤制造难度,可以采用改进的堆积法制备^[17]。不对称的光纤结构同时实现了光纤的高双折射和低限制损耗,同时采用毛细血管法^[18]在光纤水平空气孔中填充磁流体,通过改变外界磁场改变磁流体材料的折射率,进而改变光纤的有效折射率,达到对光纤中传输偏振光相位的连续调谐的目的。此后,若在此光纤上刻写光栅,就可以实现其在一定波段内的调谐特性。

2 基于磁流体填充的微结构光纤的设计

2.1 光纤结构

设计的新型微结构光纤横截面图如图1所示,光纤包层中两个较大的椭圆空气孔和两个较小的填充磁流体的椭圆孔包围形成一个类长方形的光纤纤芯。包层半径为62.5 μm,空气孔长半轴、短半轴分别用a、b表示,填充磁流体孔的长半轴、短半轴分别用a'、b'表示,设定b'=2.2 μm。

光纤基本材料为石英,其化学组成为二氧化硅(SiO₂),SiO₂在某些波长上对电磁波存在谐振吸收现象,因此石英对光场的响应与波长λ有关,这表明不同波长下石英具有不同的折射率。石英折射率跟波长的关系可以由Sellmeyer公式^[19]给出

\begin{matrix} n_{sio 2} = \sqrt[]{1 + \overset{N}{\sum_{j = 1}} \frac{λ^{2} B_{j}}{λ^{2} - λ_{j}^{2}}}, (1) \end{matrix}

式中B_j和λ_j为石英材料的Sellmeyer常数,在所关心的光波段范围内,取N=3便可使式中n_sio2获得足够的精度。对于纯SiO₂,B₁=0.69681,B₂=0.40817,B₃=0.89493,λ₁=0.06853,λ₂=0.11612,λ₃=9.9140。

图 1. 微结构光纤横截面图

Fig. 1. Microstructure fiber cross sectional view

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磁流体的类型和静态参数与制作工艺密切相关,这里选用Ferro-Tec公司的EMG605MF磁流体,其静态参数如下:密度为1.18,黏度低于5 mPa·s,起始磁化率为0.55,固体体积分数为3.6。未施加外磁场时的RI为1.405,当磁场从0增加到500 Oe(磁场单位,奥斯特,1 Oe=1000/4π A/m)时,其RI由1.405减小为1.365。

2.2 双折射特性

由于微结构光纤的不对称性,基模的两个偏振模不再简并,从而形成模式双折射,通常模式双折射B可以表述为两个正交传播方向上有效折射率的差,即

\begin{matrix} B = \frac{| β_{x} - β_{y} |}{κ_{0}} = | n_{eff}^{x} - n_{eff}^{y} |, (2) \end{matrix}

式中β_i和 $\begin{matrix} {n^{i}}_{eff} \end{matrix}$ (i=x,y)分别为i偏振模的传播常数和有效折射率的实部,κ₀为自由空间传播波数。B的值越大表明双折射越高。

外界无磁场时磁流体的折射率为1.405,设定空气孔长半轴a为16 μm,短半轴b为 9 μm,填充磁流体孔的长半轴a'为3 μm,固定光纤纤芯D_b为 4 μm,D_a为 4,6,8 μm,在不同波长上分析模式双折射的变化,得到模式双折射随波长的变化如图2(a)所示,由图可见,随着波长增加,光纤双折射逐渐增大,在某一固定波长下,随着D_a增大,双折射B逐渐减小且减小的速度加快。固定光纤纤芯D_a为 4 μm,分别设定D_b为4,5,6 μm,得到模式双折射随波长的变化如图2(b)所示,由图可见,随着波长增大,光纤双折射也逐渐增大,在某一固定波长下,随着D_b变大,双折射B逐渐减小且减小的速度比图2(a)更快。为了得到更大的双折射,要尽量减小D_a和D_b。但是考虑到纤芯尺寸越大越容易与其他单模光纤耦合,因此在实际使用中应当权衡这两个条件。为了得到较高的双折射,同时考虑到磁流体折射率变化范围,选取D_a×D_b为 4 μm×4 μm,此时在1950 nm处得到的双折射为2.13×10^-3。

图 2. (a) Db=4 μm,Da=4,6,8 μm时模式双折射随波长的变化;(b) Da=4 μm,Db=4,5,6 μm时模式双折射随波长的变化

Fig. 2. (a) Modal birefringence versus wavelength when Db=4 μm, Da=4, 6, 8 μm; (b) modal birefringence versus wavelength when Da=4 μm, Db=4, 5, 6 μm

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当D_a×D_b为4 μm×4 μm时,纤芯的非对称性降到了最低,此时固定a,b,a'中的两项,研究第3项对有效模式双折射的影响。此时模式双折射随波长的变化如图3所示,有效模式双折射随空气孔长半轴a的增大而增大,随空气孔短半轴b的增大而减小,这是因为当空气孔增大时包层等效折射率降低,从而使纤芯有效模式折射率降低;增大空气孔长半轴a时,受x轴磁流体孔的影响,x轴的纤芯有效模式折射率相比y轴减小得更慢,所以双折射增大;而增大空气孔短半轴b时,空气孔与磁流体孔之间的薄膜增大,x方向减小了对纤芯有效模式的限制,所以双折射减小。当保持空气孔尺寸不变,增大磁流体孔长半轴a'时,有效双折射逐渐增大,但增大幅度较小,这是因为磁流体有效折射率大于空气有效折射率。当增大磁流体孔时,包层x轴方向等效折射率增大,从而纤芯x方向有效折射率增大,最终有效模式双折射增大,但由于磁流体孔尺寸较小,所选的磁流体有效折射率比较接近纤芯材料折射率,所以对有效模式双折射的影响不大。

图 3. Da×Db=4 μm×4 μm时模式双折射随波长的变化。(a)改变空气孔长轴a;(b)改变空气孔短轴b;(c)改变填充磁流体孔尺寸a'

Fig. 3. Modal birefringence versus wavelength when Da×Db=4 μm×4 μm. (a) Change long axis a of air core; (b) change short axis b of air core; (c) change size of long axis a' of MF core

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2.3 限制损耗

在光纤设计过程中,除了要实现高双折射,还要关注光纤的限制损耗,如果损耗过大、传光距离太短,则不能用于实际应用。光纤的限制损耗为

\begin{matrix} L = \frac{20}{\ln 10} \cdot \frac{2 π}{λ} \cdot Im n_{eff} \times 10^{9} (3) \end{matrix}

式中波长λ以nm为单位,L的单位为dB·m^-1,n_eff为基模有效折射率,Imn_eff为有效折射率的虚部^[20]。

在光纤设计过程中,包层不对称性造成的高双折射往往也会产生较大的限制损耗,选定纤芯尺寸D_a×D_b为4 μm×4 μm时纤芯形状为类正方形,其不对称性降低到最小,此时分析其限制损耗,得到x,y方向限制损耗随波长的变化如图4所示,x,y方向限制损耗在研究波段内是不断剧烈波动的,但其最大值也只有1.62×10^-11 dB·m^-1,远远低于普通光纤,满足设计要求。

图 4. x,y方向限制损耗随波长的变化

Fig. 4. Confinement loss versus wavelength at x, y directions

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2.4 有效折射率调谐特性分析

选定波长为1950 nm,空气孔长半轴a为16 μm,短半轴b为9 μm,填充磁流体孔的长半轴a'为3 μm,改变磁流体的有效折射率n_MF得到光纤有效折射率与磁流体有效折射率的关系如图5所示。

图 5. 光纤有效折射率与磁流体有效折射率的关系

Fig. 5. Relationship between effective refractive index of optical fiber and magnetic fluid

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由图5可知,在某一固定波长上,光纤纤芯有效折射率随磁流体折射率的增大而增大,在此定义Δ $\begin{matrix} {n^{x}}_{eff} \end{matrix}$ 、Δ $\begin{matrix} {n^{y}}_{eff} \end{matrix}$ 分别为x,y方向有效折射率最大值和最小值的差值。

\begin{matrix} \begin{matrix} Δ n_{eff}^{x} = \max n_{eff}^{x} - \min n_{eff}^{x}, (4) \\ Δ n_{eff}^{y} = \max n_{eff}^{y} - \min n_{eff}^{y} 。 (5) \end{matrix} \end{matrix}

分析Δ $\begin{matrix} {n^{x}}_{eff} \end{matrix}$ 、Δ $\begin{matrix} {n^{y}}_{eff} \end{matrix}$ 与D_a的关系可得有效折射率差随波长的变化如图6所示。由图6可知,x,y方向的有效折射率差随波长的增大而增大,并且在某一固定波长上随D_a的增大而减小,这说明当D_a逐渐增大时,磁流体对基模有效折射率的调谐作用降低,磁流体孔越靠近纤芯,对基模有效折射率的调谐作用越大。分析Δ $\begin{matrix} {n^{x}}_{eff} \end{matrix}$ 、Δ $\begin{matrix} {n^{y}}_{eff} \end{matrix}$ 与D_b的关系可得有效折射率差随波长的变化如图7所示。由图可知,x,y方向的有效折射率差随波长增大而增大,并且在某一固定波长上随D_b的增大而减小,这说明当D_b逐渐增大时,磁流体对基模有效折射率的调谐作用也降低,但作用不是很明显,这是因为当纤芯两边的空气孔逐渐远离纤芯时,空气孔对纤芯有效折射率的作用减弱,相对来说磁流体孔对纤芯有效折射率的作用增强。

图 6. Da=4,6,8 μm时,有效折射率差随波长的变化。(a) x方向;(b) y方向

Fig. 6. Effective refractive index difference versus wavelength when Da=4, 6, 8 μm. (a) x direction; (b) y direction

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图 7. Db=4,5,6 μm时,有效折射率差随波长的变化。(a) x方向;(b) y方向

Fig. 7. Effective refractive index versus wavelength when Db=4, 5, 6 μm. (a) x direction; (b) y direction

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2.5 对比分析

文献[ 6]中设计了一种光纤结构,在1550 nm处得到的双折射为2.91×10^-2,限制损耗低于1 dB·km^-1,实现了高双折射低限制损耗双目标。本文在其基础上,扩大了包层半径和对应的空气孔尺寸,使其不仅更易制造,而且易于与其他单模光纤耦合,同时将研究波段移到2 μm处,最终仿真结果显示:在1950 nm处双折射为2.13×10^-3,限制损耗为1.62×10^-11 dB·m^-1。此外,本文在光纤小空气孔中填充了磁流体材料,研究了外界磁场对光纤纤芯有效折射率的调谐作用,可实现对光纤中传输偏振光相位的连续调谐。

3 结论

提出一种新型的微结构光纤,并且在微结构光纤包层空气孔内选择性填充磁流体,采用有限元软件分析了此种结构的双折射特性、限制损耗特性以及磁流体的调谐作用。通过平衡双折射和磁流体调谐量优化光纤结构,最终当纤芯尺寸D_a×D_b为4 μm×4 μm,空气孔长半轴a为16 μm,短半轴b为9 μm,填充磁流体孔的长半轴a'为3 μm,磁流体折射率为1.405时,在1950 nm处得到双折射为2.13×10^-3,此时限制损耗小于1.62×10^-11 dB·m^-1,满足光纤通信要求;在0~500 Oe范围内改变外界磁场,磁流体折射率从1.405变为1.365,得到x,y方向折射率差分别为2.29×10^-3和2.12×10^-3。利用此种微结构光纤得到的双折射参数,使用Matlab仿真分析了在此光纤上写制的布拉格光纤光栅的特性,仿真结果表明其在磁场0~500 Oe范围内可实现1946~1942.6 nm波段的调谐,调谐量为3.4 nm。

参考文献

[1] 马锡英. 光子晶体原理及应用[M]. 北京: 科学出版社, 2010.

Ma XY. Principle and application of photonic crystal[M]. Beijing: Science Press, 2010.

[2] 何理, 杨伯君, 张晓光, 等. 光子晶体光纤特性及光通信中的应用[J]. 量子光学学报, 2006, 12(4): 225-230.

He L, Yang B J, Zhang X G, et al. Characteristics of photonic crystal fiber and its application in optical communication[J]. Acta Sinica Quantum Optica, 2006, 12(4): 225-230.

[3] Zhou G Y, Hou Z Y, Li S G. et al. Fabrication of glass photonic crystal fibers with a die-cast process[J]. Applied Optics, 2006, 45(18): 4433-4436.

[4] Humbert G, Knight J C, Bouwmans G, et al. Hollow core photonic crystal fibers for beam delivery[J]. Optics Express, 2004, 12(8): 1477-1484.

[5] Liu Z Y, Wu C. Tse M L V, et al. Ultrahigh birefringence index-guiding photonic crystal fiber and its application for pressure and temperature discrimination[J]. Optics Letters, 2013, 38(9): 1385-1387.

[6] Tan X L, Geng Y F, Zhou J. A novel ultrahigh birefringent hole-assistant microstructured optical fiber with low confinement loss[J]. Optics & Laser Technology, 2011, 43(7): 1331-1334.

[7] Rashleigh S C. Wavelength dependence of birefringence in highly birefringent fibers[J]. Optics Letters, 1982, 7(6): 294-296.

[8] An L, Zheng Z, Li Z, et al. Ultrahigh birefringent photonic crystal fiber with ultralow confinement loss using four airholes in the core[J]. Journal of Lightwave Technology, 2009, 27(15): 3175-3180.

[9] 刘旭安, 吴根柱, 陈达如, 等. 基于椭圆孔包层和微型双孔纤芯的新型高双折射光子晶体光纤[J]. 光子学报, 2011, 40(11): 1728-1732.

Liu X A, Wu G Z, Chen D R, et al. Novel highly birefringent photonic crystal fiber based on an elliptical hole fiber cladding and a fiber core of double micro hole units[J]. Acta Photonica Sinica, 2011, 40(11): 1728-1732.

[10] Bakuzis A F, Neto K S, Gravina P P, et al. Magneto-optical properties of a highly transparent cadmium ferrite-based magnetic fluid[J]. Applied Physics Letters, 2004, 84(13): 2355-2357.

[11] 吴迪, 赵勇, 吕日清, 等. 磁流体的折射率可调谐特性分析[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2014, 35(7): 931-934.

Wu D, Zhao Y, Lü R Q, et al. Analysis of tunable refractive index characteristics of the magnetic fluid[J]. Journal of Northeastern University, 2014, 35(7): 931-934.

[12] 蔺际超. 基于磁流体包覆复合光纤光栅的磁场传感器研究[D]. 天津: 天津理工大学, 2015.

Lin JC. Study of magnetic field sensing based on composite fiber gratings coated with magnetic fluid[D]. Tianjin: Tianjin University of Technology, 2015.

[13] 刘沛沛, 白杨, 任兆玉, 等. 2 μm光纤激光器的研究进展[J]. 红外与激光工程, 2009, 38(1): 45-49.

Liu P P, Bai Y, Ren Z Y, et al. Research and progress of 2 μm fiber lasers[J]. Infrared and Laser Engineering, 2009, 38(1): 45-49.

[14] 刘江, 王璞. 高功率窄线宽全光纤结构掺铥连续光纤激光器[J]. 中国激光, 2013, 40(1): 0102001.

Liu J, Wang P. High-power narrow-bandwidth continuous wave thulium-doped all-fiber laser[J]. Chinese Journal of Lasers, 2013, 40(1): 0102001.

[15] 杨昌盛, 陈丹, 赵齐来, 等. 2.0 μm波段掺铥连续单频光纤激光器的研究进展[J]. 中国激光, 2017, 44(2): 0201006.

Yang C S, Chen D, Zhao Q L, et al. Research progress of 2.0 μm-band Tm-doped continuous wave single-frequency fiber lasers[J]. Chinese Journal of Lasers, 2017, 44(2): 0201006.

[16] 任晓敏, 李晓, 王志斌, 等. 高写入效率的大圆孔微结构光纤光栅[J]. 中国激光, 2013, 40(8): 0805001.

Ren X M, Li X, Wang Z B, et al. Large side-hole microstructured optical fiber grating with high inscription efficiency[J]. Chinese Journal of Lasers, 2013, 40(8): 0805001.

[17] 郭巍, 周桂耀, 倪永婧, 等. 利用改进的堆积法制备微结构光纤[J]. 光电子·激光, 2006, 17(9): 1035-1038.

Guo W, Zhou G Y, Ni Y J, et al. Fabrication of micro-structure fiber by improved stacking capillary method[J]. Journal of Optoelectronics·Laser, 2006, 17(9): 1035-1038.

[18] 刘妍. 基于磁流体填充微结构光纤和模式耦合的光纤传感技术[D]. 南京: 南开大学, 2012.

LiuY. Optical fiber sensing technology based on magnetic fluid filled microstructured optical fiber and mode coupling[D]. Nanjing: Nankai University, 2012.

[19] Shen Y H, Qiu Y Q, Wu B. et al. Short cavity single frequency fiber laser for in-situ sensing applications over a wide temperature range[J]. Optics Express, 2007, 15(2): 363-370.

[20] Arif M F H, Biddut M J H. A new structure of photonic crystal fiber with high sensitivity, high nonlinearity, high birefringence and low confinement loss for liquid analyte sensing applications[J]. Sensing and Bio-Sensing Research, 2017, 12: 8-14.

郭玉玉, 延凤平, 刘硕, 张鲁娜. 2 μm波段高双折射微结构磁流体光纤特性研究[J]. 中国激光, 2018, 45(4): 0406003. Guo Yuyu, Yan Fengping, Liu Shuo, Zhang Luna. Characteristics Investigation of High Birefringent Micro-Structured Optical Fiber Filled with Magnetic Fluid at 2 μm Band[J]. Chinese Journal of Lasers, 2018, 45(4): 0406003.

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1 引言

2 基于磁流体填充的微结构光纤的设计

2.1 光纤结构

图 1. 微结构光纤横截面图

Fig. 1. Microstructure fiber cross sectional view

2.2 双折射特性

图 2. (a) Db=4 μm,Da=4,6,8 μm时模式双折射随波长的变化;(b) Da=4 μm,Db=4,5,6 μm时模式双折射随波长的变化

Fig. 2. (a) Modal birefringence versus wavelength when Db=4 μm, Da=4, 6, 8 μm; (b) modal birefringence versus wavelength when Da=4 μm, Db=4, 5, 6 μm

图 3. Da×Db=4 μm×4 μm时模式双折射随波长的变化。(a)改变空气孔长轴a;(b)改变空气孔短轴b;(c)改变填充磁流体孔尺寸a'

Fig. 3. Modal birefringence versus wavelength when Da×Db=4 μm×4 μm. (a) Change long axis a of air core; (b) change short axis b of air core; (c) change size of long axis a' of MF core

2.3 限制损耗

图 4. x,y方向限制损耗随波长的变化

Fig. 4. Confinement loss versus wavelength at x, y directions

2.4 有效折射率调谐特性分析

图 5. 光纤有效折射率与磁流体有效折射率的关系

Fig. 5. Relationship between effective refractive index of optical fiber and magnetic fluid

图 6. Da=4,6,8 μm时,有效折射率差随波长的变化。(a) x方向;(b) y方向

Fig. 6. Effective refractive index difference versus wavelength when Da=4, 6, 8 μm. (a) x direction; (b) y direction

图 7. Db=4,5,6 μm时,有效折射率差随波长的变化。(a) x方向;(b) y方向

Fig. 7. Effective refractive index versus wavelength when Db=4, 5, 6 μm. (a) x direction; (b) y direction

2.5 对比分析

3 结论

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1 引言

2 基于磁流体填充的微结构光纤的设计

2.1 光纤结构

图 1. 微结构光纤横截面图

Fig. 1. Microstructure fiber cross sectional view

2.2 双折射特性

图 2. (a) Db=4 μm,Da=4,6,8 μm时模式双折射随波长的变化;(b) Da=4 μm,Db=4,5,6 μm时模式双折射随波长的变化

Fig. 2. (a) Modal birefringence versus wavelength when Db=4 μm, Da=4, 6, 8 μm; (b) modal birefringence versus wavelength when Da=4 μm, Db=4, 5, 6 μm

图 3. Da×Db=4 μm×4 μm时模式双折射随波长的变化。(a)改变空气孔长轴a;(b)改变空气孔短轴b;(c)改变填充磁流体孔尺寸a'

Fig. 3. Modal birefringence versus wavelength when Da×Db=4 μm×4 μm. (a) Change long axis a of air core; (b) change short axis b of air core; (c) change size of long axis a' of MF core

2.3 限制损耗

图 4. x,y方向限制损耗随波长的变化

Fig. 4. Confinement loss versus wavelength at x, y directions

2.4 有效折射率调谐特性分析

图 5. 光纤有效折射率与磁流体有效折射率的关系

Fig. 5. Relationship between effective refractive index of optical fiber and magnetic fluid

图 6. Da=4,6,8 μm时,有效折射率差随波长的变化。(a) x方向;(b) y方向

Fig. 6. Effective refractive index difference versus wavelength when Da=4, 6, 8 μm. (a) x direction; (b) y direction

图 7. Db=4,5,6 μm时,有效折射率差随波长的变化。(a) x方向;(b) y方向

Fig. 7. Effective refractive index versus wavelength when Db=4, 5, 6 μm. (a) x direction; (b) y direction

2.5 对比分析

3 结论

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