作者单位
摘要
南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院,江苏 南京 210023
随着光纤通信技术的不断发展,基于轨道角动量(OAM)模式传输的空分复用技术引起了人们的广泛关注。本文提出了一种反谐振光纤(ARF),其结构主要分为三部分:内层高折射率紫水晶玻璃管作为环芯,其有效增大了纤芯与包层的折射率差,有利于OAM模式的稳定传输;中间层二氧化硅(SiO2)玻璃管起到调节色散的作用;外层负曲率管处于反谐振状态,进一步增强了对环芯光子能量的限制。该光纤可在1.5~1.7 μm波段内稳定传输130个OAM模式。基于矢量有限元法(FEM)对ARF进行建模仿真与分析,结果表明,最大有效折射率差为6.08×10-3,最小色散变化率仅为0.43 ps·nm-1·km-1,限制损耗(CL)维持在10-14~10-8dB/m量级之间且最高模式纯度达到99.26%,有效模场面积最大值为187.38 μm2,非线性系数最小值为0.87 W-1·km-1,数值孔径(NA)均大于0.064。此外,还分析了光纤制作误差对其性能的影响。本文所设计的支持OAM模式传输的ARF在长距离光纤通信、高速信息传输等领域具有广泛的应用前景。
轨道角动量 反谐振光纤 限制损耗 色散 光纤通信 
光学学报
2023, 43(23): 2306006
作者单位
摘要
1 河北工业大学 电子信息工程学院先进激光技术研究中心, 天津
2 浪潮电子信息产业股份有限公司, 济南
2 μm波段属于人眼波段, 并且具有大气通信窗口, 对该波段的研究是未来光通信系统亟待开发的领域。软玻璃材料相比于石英玻璃, 具有更宽的透光范围, 并且可扩展到中红外波段, 以配合2 μm波段光通信系统。设计了一种多芯空芯光子带隙光纤, 针对不同模式的模场面积、限制损耗和弯曲损耗等特性进行仿真分析。综合分析给出了2 μm波段单个和多个模式激光传输的最优波长。
空芯光子带隙光纤 2 μm波段 低损耗 弯曲损耗 hollow core photonic bandgap fiber 2 μm band confinement loss bending loss 
光电技术应用
2023, 38(1): 21
作者单位
摘要
中北大学仪器与电子学院,山西 太原 030051
设计了一种基于D形光子晶体光纤(PCF)的新型等离激元传感器,用于检测低折射率的微小变化,并通过有限元法(FEM)对其性能进行了数值分析。与传统D形PCF不同,本文提出在D形光纤截面处刻蚀C型凹槽通道,并涂覆Au层来激发等离激元。C形凹槽通道的设计可以增强纤芯的能量泄露以及光纤芯模和等离子体模的耦合强度。在Au层上方增覆一层TiO2介电层,可以增强对金属层的保护和提高传感器的灵敏度,将PCF表面等离谐振(PCF-SPR)传感器的工作波长范围扩展到红外区域,仿真结果得到的最大灵敏度为24236 nm/RIU。该传感器可以有效监测低折射率的微小变化,对于生物医学和有机检测及相关应用具有潜在的价值。
光纤光学与光通信 光子晶体光纤 等离激元 低折射率检测 高灵敏性 限制损耗 
激光与光电子学进展
2023, 60(7): 0706006
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Electronics and Communication Engineering, Medina Higher Institute for Engineering and Technology, Giza 12947, Egypt
2 Department of Communications and Electronics, Alexandria Higher Institute for Engineering and Technology, Alexandria 21311, Egypt
3 Department of Electronics and Communications Engineering, Faculty of Electronic Engineering, Menoufia University, Menouf 32952, Egypt
4 Department of Communications and Electronics, Faculty of Engineering, Minia University, Minia 61111, Egypt
Tuberculosis is one of the most contagious and lethal illnesses in the world, according to the World Health Organization. Tuberculosis had the leading mortality rate as a result of a single infection, ranking above HIV/AIDS. Early detection is an essential factor in patient treatment and can improve the survival rate. Detection methods should have high mobility, high accuracy, fast detection, and low losses. This work presents a novel biomedical photonic crystal fiber sensor, which can accurately detect and distinguish between the different types of tuberculosis bacteria. The designed sensor detects these types with high relative sensitivity and negligible losses compared to other photonic crystal fiber-based biomedical sensors. The proposed sensor exhibits a relative sensitivity of 90.6%, an effective area of 4.342×10-8 m2, with a negligible confinement loss of 3.13×10-9 cm-1, a remarkably low effective material loss of 0.013 2 cm-1, and a numerical aperture of 0.346 2. The proposed sensor is capable of operating in the terahertz regimes over a wide range (1 THz - 2.4 THz). An abbreviated review of non-optical detection techniques is also presented. An in-depth comparison between this work and recent related photonic crystal fiber-based literature is drawn to validate the efficacy and authenticity of the proposed design.
Tuberculosis photonic crystal fiber relative sensitivity terahertz confinement loss effective area 
Photonic Sensors
2023, 13(2): 230202
作者单位
摘要
1 Key Laboratory of Education Ministry on Luminescence and Optical Information Technology, National Physical Experiment Teaching Demonstration Center, Department of Physics, School of Science, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
2 School of Electronic and Information Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
3 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
4 State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, Jinan 250100, China
Single crystal fiber (SCF) Anti-resonant (AR) optical fiber Few-mode fiber Modal reduction Confinement loss Finite element method 
Frontiers of Optoelectronics
2022, 15(1): s12200
作者单位
摘要
合肥工业大学电子科学与应用物理学院光学工程系, 安徽 合肥 230601
设计了一种具有偏振滤波特性和保偏特性的空芯负曲率光纤 (HC-NCF), 并对其特性进行了分析。通过引入内包层管破坏常规 HC-NCF 的对称性, 使两个正交方向的基模和内包层玻璃管模式进行耦合, 从而增加两个偏振方向的折射率和损耗差异。进而对光纤双折射特性和损耗的影响因素进行分析, 包括内包层管的壁厚、内包层管的内直径和纤芯直径。结果表明, 当光纤纤芯直径和外包层管环内直径为 30 μm, 外包层和内包层管环壁厚分别为 1.116 μm 和 1.56 μm, 内包层管的内直径为 9 μm 时, 在 1.55 μm 波长处双折射达到 1.33×10-4,基模 x 偏振和 y 偏振方向的偏振消光比达到 4723 (36.7 dB),并且偏振消光比大于 100 的带宽为 7 nm。 此外, 1.55 μm 波长处的最低损耗约为 0.03 dB/m。这种保偏 HC-NCF 可应用于对偏振敏感的光纤器件。
物理光学 负曲率光纤 双折射 限制损耗 偏振滤波 physical optics negative curvature fibers birefringence confinement loss polarization filter 
量子电子学报
2022, 39(4): 651
作者单位
摘要
1 Next Generation Internet Access National Engineering Laboratory, School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Yangtze Optical Electronics Co., Ltd. (YOEC), Wuhan 430205, China
With the benefits of low latency, wide transmission bandwidth, and large mode field area, hollow-core antiresonant fiber (HC-ARF) has been a research hotspot in the past decade. In this paper, a hollow core step-index antiresonant fiber (HC-SARF), with stepped refractive indices cladding, is proposed and numerically demonstrated with the benefits of loss reduction and bending improvement. Glass-based capillaries with both high (n = 1.45) and low (as low as n = 1.36) refractive indices layers are introduced and formatted in the cladding air holes. Using the finite element method to perform numerical analysis of the designed fiber, results show that at the laser wavelengths of 980 and 1064 nm, the confinement loss is favorably reduced by about 6 dB/km compared with the conventional uniform cladding HCARF. The bending loss, around 15 cm bending radius of this fiber, is also reduced by 2 dB/km. The cladding air hole radius in this fiber is further investigated to optimize the confinement loss and the mode field diameter with single-mode transmission behavior. This proposed HCSARF has great potential in optical fiber transmission and high energy delivery.
antiresonant fiber (ARF) stepped refractive indices confinement loss bending loss laser pumping 
Frontiers of Optoelectronics
2021, 14(4): 407–413
作者单位
摘要
1 华北电力大学电气与电子工程学院,河北 保定 071003
2 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室,河北 保定 071003
3 华北电力大学保定市光纤传感与光通信技术重点实验室,河北 保定 071003
本文设计了一种适用于长距离光纤通信的新型光子晶体光纤。该光纤包层内椭圆形和圆形空气孔呈交错排列,纤芯两侧为两个小椭圆空气孔。利用有限元分析方法对所设计光纤的传输特性进行分析并对其结构进行了优化,确定了最佳结构。结果表明,波长为1550 nm时,此新型光子晶体光纤在最佳结构下可提供高达3.51×10-2的高双折射和低至1.5×10-9 dB/m的限制性损耗。与现存的引入椭圆形空气孔的光子晶体光纤相比,本文中的光子晶体光纤的双折射系数有较大提高,限制性损耗系数降低了5个数量级。另外,本文还详细研究了光子晶体光纤的色散随光子晶体光纤结构的变化以及其布里渊增益特性,并分析了其可制造性。基于其高双折射和低限制性损耗特性,此种光纤可应用于长距离光纤通信系统。
光子晶体光纤 高双折射 低限制性损耗 有限元分析法 photonic crystal fiber high birefringence low confinement loss finite element method 
光电工程
2021, 48(3): 200368
作者单位
摘要
1 西南科技大学 理学院, 绵阳 621010
2 西南科技大学 计算机科学与技术学院, 绵阳 621010
为了改善高功率光纤激光器的非线性效应, 提出并设计了一种新型的无源、单模、低损耗、大模场的光子晶体光纤结构。利用时域有限差分法并结合完美匹配层边界条件, 分析了光子晶体光纤有效模场面积的影响因素, 得到光子晶体光纤性能随波长及几何结构的变化规律, 从而得到实现更大模场面积的结构参量。结果表明, 保证单模传输的情况下, 在1.064μm波长处, 优化设计的大模场光子晶体光纤有效模场面积可达3118.4μm2, 对应的非线性系数可低至5.68×10-5 m-1·W-1, 限制损耗可降低到4.55×10-7 dB·m-1。该光纤具备低损耗、低非线性和大模场面积等特性, 在实现光子晶体光纤激光器高功率、高光束品质激光输出方面具有重要应用。
光纤光学 光子晶体光纤 时域有限差分法 大模场面积 低限制损耗 fiber optics photonic crystal fiber finite difference time domain method large-mode area low confinement loss 
激光技术
2021, 45(2): 196
作者单位
摘要
兰州交通大学 电子与信息工程学院,甘肃 兰州 730070
提出一种用于液体传感的光子晶体光纤的结构和设计方法。将六边形光子晶体光纤的纤芯区域设计成2个椭圆空气孔,分别填充水和乙醇,进而比较两种光子晶体光纤结构的传播特性。采用全矢量有限元法对所设计光子晶体光纤结构的双折射、相对灵敏度、限制损耗、非线性系数进行数值分析,对光纤各项参数的优化及纤芯椭圆结构参数进行调整,结果表明:当椭圆率为0.6时,纤芯填充乙醇的光子晶体光纤PCF2在波长1.55 nm处相对敏感度可达到72.506 7%,同时限制损耗可以降至10?8级。所设计的模型可用于传感和生物传感研究及应用。
光子晶体光纤 有限元法 高双折射 高非线性 灵敏度 限制损耗 photonic crystal fiber FEM high birefringence high nonlinearity sensitivity confinement loss 
应用光学
2020, 41(3): 637

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