唐山学院智能与信息工程学院, 河北 唐山 063000
基于模式截止法,设计了两种超宽带单偏振单模方形阵列液晶填充光子晶体光纤,利用全矢量有限元法分析了光纤纤芯中额外空气孔、纤芯孔间距及纤芯液晶填充孔径对单偏振单模传输特性的影响。所设计的带宽可调谐的超宽带单芯单偏振单模光子晶体光纤,其单偏振单模传输可在0.75~2.59 μm波段范围内调谐,限制损耗低于0.1 dB·km
-1对应的单偏振单模传输带宽为970 nm。所设计的另一种光纤是在0.98~1.74 μm波段范围内具有单偏振单模传输特性的双芯光子晶体光纤,将其应用于波分复用系统的波分解复用器中,制备了一种长度仅为1.06 mm的光子晶体光纤波分器,实现了具有单偏振单模传输特性的1.31 μm和1.55 μm光分束。
光纤光学 光子晶体光纤 单偏振单模 模式截止法 液晶填充 限制损耗 激光与光电子学进展
2019, 56(4): 040602
1 唐山学院 智能与信息工程学院, 河北 唐山 063000
2 燕山大学红外光纤与传感研究所, 河北 秦皇岛 066004
基于表面等离子共振效应, 提出了三种不同非对称因素引入的金镀膜偏振相关滤波光子晶体光纤, 利用全矢量有限元法研究了光子晶体光纤偏振相关滤波传输特性.当非对称纤芯模单独作用时, 波长1.55 μm处x与y偏振方向纤芯模损耗分别为5.58 dB/cm和461.58 dB/cm, 两偏振方向损耗比为83; 当非对称金属表面等离子模单独作用, 且镀膜厚度为55 nm时, 其谐振波长1.31 μm处x与y偏振方向纤芯模损耗分别为2.02 dB/cm和412.91 dB/cm, 两偏振方向损耗比高达204, 镀膜厚度19.5 nm时其谐振波长1.55 μm处x与y偏振方向纤芯模损耗分别为5.29 dB/cm和536.25 dB/cm, 两偏振方向损耗比为101; 当纤芯模和表面等离子模同时引入非对称因素时, 通信波长1.55 μm处y偏振纤芯模谐振强度高达802.08 dB/cm, 而x偏振纤芯模损耗仅为5.57 dB/cm, 两偏振方向损耗比为144.数值比较可知, 在金属表面等离子模中或两种模式同时引入非对称因素, 可获得两偏振方向偏振损耗比更高的强偏振相关滤波传输特性的光子晶体光纤, 该研究对光子晶体光纤偏振相关滤波器及相关偏振器件的设计与应用具有一定参考意义.
光子晶体光纤 非对称性 表面等离子共振 偏振相关滤波 谐振强度 相位匹配 模式耦合 Photonic crystal fiber Symmetric factor Surface plasomon resonance Polarization-dependent filter Resonance strength Phase match Mode coupling 光子学报
2018, 47(12): 1206002
设计了一种纤芯区域由中心椭圆缺陷孔和其横排的上下两侧椭圆孔组成的高双折射率光子晶体光纤, 并在其纤芯中心椭圆缺陷孔中填充高折射率液体物质二硫化碳.利用有限元法分析了该光子晶体光纤的双折射率、功率限制因子、模场分布及色散系数特性.研究结果表明: 液芯光纤具有较高的纤芯功率限制因子, 在波长0.6~1.6 μm范围内实现了宽带大负色散系数, 在波长1.55 μm处光纤双折射率达到了6.8×10－2, 即该结构液芯光子晶体光纤同时实现了宽带大负色散和高双折射率特性.通过结构参量容差性分析得到该光纤具有较好的偏振稳定性.
高双折射率 功率限制因子 色散系数 有限元 光子晶体光纤 High birefringence Power confinement factor Dispersion Finite element method Photonic crystal fiber
1 北京交通大学理学院激光所,北京100044
2 燕山大学 亚稳材料制备技术与科学重点实验室,河北 秦皇岛066004
设计了一种包层为椭圆孔排列的六边形结构SF57软玻璃光子晶体光纤,在其纤芯区域引入了菱形排列的四个小椭圆孔.利用有限元法模拟了该光子晶体光纤的双折射和有效模场面积,获得了波长1.55μm处双折射为1.01×10-1,x和y偏振的有效模场面积分别为1.52μm2、1.55μm2的高双折射低有效模场面积光子晶体光纤.且对该光纤的结构参数进行了实验制作的容差性分析,得到了较大的制作容差对其光纤的双折射影响很小,具有较好的偏振稳定性.
光子晶体光纤 双折射 有效模场面积 软玻璃 photonic crystal fiber birefringence effective mode area soft glass
1 北京交通大学 理学院激光所，北京 100044
2 燕山大学 亚稳材料制备技术与科学重点实验室，河北 秦皇岛 066004
设计了一种高双折射低有效模场面积的光子晶体光纤(PCF)。利用有限元法依次研究了三层椭圆孔光子晶体光纤在纤芯中引入矩形排列的四个小椭圆孔，及其基础上再引入一个中心椭圆缺陷孔的五个小椭圆孔情况下的双折射和有效模场面积。研究表明：纤芯区域矩形排列的小椭圆孔主导了光子晶体光纤的双折射，中心椭圆缺陷空气孔中填充高折射率的材料可以获得更高的双折射和更低的有效模场面积，且波长1.55μm处光纤双折射达到了5.49×10-2，x与y偏振有效模场面积分别低至3.05μm2、2.42μm2。
光子晶体光纤 双折射 有效模场面积 有限元法 photonic crystal fiber birefringence effective mode area finite element method
燕山大学 红外光纤与传感研究所，秦皇岛 066004
为了得到一种新的具有低限制损耗和平坦色散的光子晶体光纤，设计了具有6层空气孔的正八边形结构，将包层分布为3种不同空气孔直径d1,d2,d3，采用多极法数值模拟了这些结构参量对其色散特性和限制损耗的影响。得到在1.3μm~1.72μm波长范围内，光纤的色散系数介于-0.1ps/(km·nm)~0.58ps/(km·nm)之间，在波长1.55μm处的限制损耗达到了0.16dB/km的平坦色散低限制损耗光子晶体光纤。结果表明，特殊的八边形结构比较适合用于平坦色散低限制损耗光子晶体光纤的研究。这一结果对于光子晶体光纤在光通信的应用是有帮助的。
光纤光学 光子晶体光纤 平坦色散 色散斜率 限制损耗 fiber optics photonic crystal fiber flat dispersion dispersion slope confinement loss
1 燕山大学 红外光纤与传感研究所,河北 秦皇岛 066004
2 燕山大学 亚稳材料制备技术与科学重点实验室,河北 秦皇岛 066004
提出了一种八边形双包层结构的光子晶体光纤(PCF),并利用多极法对其色散特性进行数值模拟和分析。分析结果表明,内包层空气孔直径d1和空气孔间距Λ的改变对八边形双包层光子晶体光纤的色散特性影响较大,且色散曲线随d1/Λ的减小趋向平坦;而外包层空气孔直径d2的改变对其影响相对较小,同时,与d2的数值变化密切相关,当d2与d1相接近时,色散特性受其影响较大,当d2大于d1的2倍时,它的改变几乎不再影响光纤的色散特性。由此在1500 nm附近设计一种近零色散平坦光子晶体光纤。该理论结果对制备基于大功率激光用的掺杂光子晶体光纤和提高激光输出质量具有一定的借鉴作用。
光纤光学 光子晶体光纤 平坦色散 多极法 色散斜率
