哈尔滨师范大学 物理与电子工程学院，哈尔滨 150025
针对光纤通信和传感系统中高双折射的应用需求，文章提出了一种新型光子晶体光纤，其包层由圆形空气孔按六角晶格结构排列而成，将最内层设计为4个椭圆空气孔和两个小圆空气孔。采用全矢量有限元法，通过改变内包层椭圆空气孔的椭圆率和圆形空气孔的大小，对该光纤的有效折射率、双折射系数、非线性系数和色散特性进行了仿真研究，仿真结果表明，当椭圆率为0.5，小圆孔直径为0.8 μm时，在波长为1 550 nm处可得到4.22×10-2的高双折射系数、109.65 km-1·W-1的高非线性系数和低至-14 ps/(nm·km)的色散值。文章提出的光子晶体光纤具有高双折射及高非线性的性质，可应用于光开关等领域，为光纤通信和光纤传感等方面的研究提供了理论基础。
光子晶体光纤 有限元法 高双折射 非线性 PCF finite element method high birefringence nonlinearity
哈尔滨师范大学光学实验室， 黑龙江 哈尔滨 150025
设计了一种高双折射、低损耗的新型光子晶体光纤。基于全矢量有限元法，通过改变椭圆结构参量对该光子晶体光纤的有效折射率、双折射、色散、损耗和场特性进行分析。结果表明：改变椭圆率可以实现光纤在1300~1500 nm范围内色散点的控制；当椭圆率为0.6时，该光纤在1550 nm处可获得2.55×10-2的高双折射，以及 2.4×10-2 dB/km的低损耗；1300~1500 nm范围内出现1个零色散点。此新型光纤的性能优于传统光纤，在光通信及光纤传感等领域有一定的应用前景。
光纤光学 光子晶体光纤 高双折射 色散 损耗 激光与光电子学进展
2017, 54(6): 060603
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Photonic and Electric Bandgap materials, Ministry of Education, School of Physics and Electronic Engineering, Harbin Normal University, Harbin 150025, China
2 College of Information Science and Engineering, Northeastern University, Shenyang 110819, China
3 e-mail: hagongda2011@126.com
We investigate the one/two-photon fluorescence of two synthesized phenoxy-phthalocyanines (Pc1 and Pc2) using the mild reaction coordination method and the nonlinear optical properties of Pc1 and Pc2 in solution are investigated using the Z-scan technique at 800 with a 100 fs pulse width. The results show that both phthalocyanines indicate strong three-photon absorption, and the critical intensity value of Pc2 is higher than that of Pc1 when the contribution of the high excited-state absorption is introduced in the sample. Furthermore, the redshift of one- and two-photon fluorescence spectra can be explained by the reabsorption effect of the molecules. With good solubility and excellent nonlinear optical properties, the samples are expected to be a potential candidate for optical applications and photodynamic therapy.
Chinese Optics Letters
2015, 13(Suppl): S21601
哈尔滨师范大学 物理与电子工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150025
从理论上分析了光纤光栅(FBG)温度传感器反射波长的中心位置漂移时间响应关系式,讨论了材料、热交换系数和外包材料等因素对FBG温度时间响应速度的影响。分别对裸光纤光栅在介质中的温度时间响应特性和外包材料中光纤光栅的温度时间响应特性进行了实验验证。通过实验证明,FBG传感器反射波长中心位置漂移滞后性与光纤材料、光纤表面积、表面换热系数h有很大的关系。h越大,反射波长中心位置漂移滞后时间越短,其变化规律符合理论分析结果。
FBG光栅 温度传感 滞后性 时间响应 fiber Bragg grating(FBG) temperature sensing hysteresis response time
哈尔滨师范大学 物理与电子工程学院, 哈尔滨 150025
从理论上推导了长周期光纤光栅在均匀温度场和非均匀温度场中透射谱的特性, 并实验验证长周期光纤光栅在均匀温度场中和非均匀温度场的光谱特性。实验证明, 随温度升高, 光纤光栅谐振波中心向长波方向漂移, 反之亦然, 且漂移量与温度的变化量呈线性关系。在非均匀温度场中, 当长周期光纤光栅的光栅两端温度差改变时, 谐振波的3dB展宽呈线性递增趋势。
长周期光纤光栅 均匀温度场 非均匀温度场 透射谱 响应函数 LPFG uniform temperature fields non-uniform temperature fields transmission spectrum response function
光电带隙材料省部共建教育部重点实验室，哈尔滨师范大学物理与电子工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150025
提出了一种光纤芯为单轴各向异性晶体、光轴方向为x轴、包层为各向同性材料的新型光纤模型。应用波导方程近似地求出光纤内场强分布，利用数值模拟分析了o光和e光的传播常数β随归一化频率V变化的色散曲线。进一步分析了光纤芯半径对o光和e光的色散方程的影响，结果表明光纤芯半径对o光和e光截止频率没有影响。基于以上特性，分别讨论了o光和e光传播常数β随光纤芯半径变化的曲线。通过分析光纤介电常数对色散曲线的影响，表明当入射光的归一化频率在一定范围内时，通过改变x方向和y方向介电常数的比值可以改变光纤内传播光的偏振方向。研究结果为设计偏振光纤提供了理论依据。
光纤光学 各向异性 双折射光纤 波导方程 截止频率
哈尔滨师范大学物理与电子工程学院， 黑龙江 哈尔滨 150025
由耦合模理论分析得出，光纤布拉格光栅反射偏振相关损耗峰值位置对于温度和侧向力的作用有不同的响应特性。可通过相关灵敏度系数矩阵，用单根光纤光栅实现对温度和侧向力的同时测量，此方法解决了温度应力交叉敏感问题。实验测得反射偏振相关损耗左峰和右峰的温度灵敏度分别为0.0101 nm/℃和0.0100 nm/℃，侧向力灵敏度分别为0.0071 nm/N和0.0005 nm/N，温度和侧向力测量精度分别为±1 ℃和±0.6 N。此方法具有核心传感元件简单、稳定性好、易于埋入被测材料内部进行实时监测等优点，是一种检测材料内部结构和环境温度变化的新方法。
光纤光学 光栅 反射偏振相关损耗 温度 侧向力 中国激光
2012, 39(12): 1205003
哈尔滨师范大学物理与电子工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150025
研究了单模线性啁啾光纤光栅的偏振相关损耗特性。运用耦合模理论和传输矩阵分析法推出了反射光的偏振相关损耗，并模拟了光栅的反射谱和偏振相关损耗随光栅参数和双折射量的变化曲线。模拟显示双折射值的变化对啁啾光栅偏振相关损耗的影响非常显著, 尤其是在带边比较陡峭时。啁啾光栅的偏振相关损耗也受光栅的啁啾系数和调制深度的影响。这表明线性啁啾光栅的偏振相关损耗不光依赖光栅双折射量，还依赖其啁啾系数等其他参数。实验结果与理论模拟基本吻合。
光栅 线性啁啾光纤光栅 偏振相关损耗 耦合模理论 传输矩阵 双折射 中国激光
2012, 39(s1): s105004
1 哈尔滨师范大学 物理与电子工程学院, 哈尔滨 150025
2 齐齐哈尔医学院 医学技术学院, 黑龙江 齐齐哈尔 161006
理论分析了切趾弱双折射光纤布喇格光栅反射偏振相关特性与温度之间的关系.数值模拟了切趾弱双折射光纤光栅的反射谱、偏振相关损耗和差分群时延随波长变化曲线.实验测出了不同温度下反射谱、偏振相关损耗和差分群时延随波长变化曲线.根据实验结果对偏振相关损耗和差分群时延的变化情况作出了分析.反射偏振相关损耗呈现两个峰值，随温度增加两峰漂移程度相同，表明偏振相关损耗无明显差异.差分群时延最大值随温度增加成线性向长波方向漂移，证明了光纤光栅正交模损耗变化的等同性.综合理论分析与实验结果表明：切趾弱双折射光纤布喇格光栅的偏振特性随温度产生明显的变化，其正交模变化呈现等比例特性.
光纤布喇格光栅 双折射 偏振相关损耗 差分群时延 Fiber Bragg grating Birefringence Polarization dependent loss Differential group delay
哈尔滨师范大学物理与电子工程学院， 黑龙江 哈尔滨 150025
根据耦合模理论，深入研究了横向压力作用下光纤布拉格光栅(FBG)的反射偏振相关损耗(RPDL)特性，对不同横向压力下的RPDL分别进行了数值模拟。模拟结果表明，RPDL对横向压力的响应非常敏感，压力变化时其峰值高度和主峰位置均发生较大的变化。对此进行大量的实验验证，实验结果与理论分析相符；并且实验结果显示RPDL峰高变化和峰位变化曲线在一定范围内均呈很好的线性关系。从而可以利用RPDL特性实现对外力场信息变化的灵敏监测。
光栅 偏振相关损耗 耦合模理论 横向压力
