红外与激光工程
2023, 52(3): 20220551
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
空芯光子带隙光纤拥有优越的环境适应性, 但光纤中的高阶模使其在多种场合下的应用受到制约。利用光子带隙内高阶模式在小于截止波长时被强烈抑制, 而基模在该波段可以稳定存在的特性, 提出了实现单模传输的方法, 并通过实验验证了该方法的可行性。在此基础上仿真分析了包层参数对单模传输波段的影响, 计算结果表明, 单模传输波段的带宽随材料折射率的增加而增加, 折射率由1.445提高到2时, 带宽增加2.9倍; 相对倒角由0.2提高到0.8时, 单模传输波段的工作波长移动310nm以上。
空芯光子带隙光纤 有限元法 空间光谱分析成像 高阶模式 单模传输 hollowcore photonic bandgap fiber finite element method spatially and spectrally resolved imaging highorder mode singlemode propagation
分析比较了不同孔径、不同膜厚的金属膜空芯波导与介质金属膜空芯波导在损耗、色散、耦合效率等方面的传输性质。研究表明, 较大的波导孔径与较小的介质膜厚能够获得较低的传输损耗。同时, 镀制一定厚度的介质膜, 将增大波导的单模传输范围并改善波导的色散特性。研究了高斯光源与波导的耦合效率, 通过选择合适的光源, 使高次模与波导的耦合效率远低于基模。讨论了介质膜对波导与光源之间耦合效率的影响, 以及其在传输波长接近波导尺寸时对波导电场分布的影响。
光纤光学 光波导 单模传输 耦合效率
1 安徽大学 电子信息工程学院, 安徽 合肥 230061
2 安徽新华学院 电子通信工程学院, 安徽 合肥 230088
针对超强能量密度的飞秒脉冲很难在传统光纤中传输的情况, 设计了一款用于高功率飞秒脉冲传输的空心单模Bragg光纤。首先基于一维光子晶体的光子禁带特性选择了制作空心Bragg光纤的材料, 接着利用光学软件FDTD Solutions分析了光纤各结构参数对光纤模式的影响, 并对传输特性进行了分析。随后, 通过在光纤包层中引入缺陷层的方法对其进行了进一步的优化, 有效调控了该款光纤的色散曲线分布。经全带宽扫描可知, 该款空心Bragg光纤单模传输的带宽达100 nm, 完全满足了100 fs光脉冲的传输要求。
空心Bragg光纤 高功率飞秒脉冲 单模传输 hollow Bragg fiber high-power femtosecond pulses single-mode transmission 红外与激光工程
2017, 46(9): 0922005
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
针对单模光纤的容量极限问题，利用少模光纤实现了4×100 Gbit/s的双偏振正交相移键控交叉复用的长距离准单模双向传输，达到了1700 km的传输距离。对系统中多径干扰(MPI)和二次瑞利散射(DRS)分别进行了研究。利用301个抽头的恒模算法有效补偿了长距离传输过程中的MPI损伤，使系统的传输性能提高了约1 dB。使用波形整形器有效抑制了DRS导致的信号质量劣化。结果表明，这些处理方法可将系统的传输距离从1400 km延长到1700 km。
光通信 准单模传输 多径干扰 二次瑞利散射 CMA算法 波形整形器
为了在太赫兹波段实现远距离宽频带传输, 设计了一种具有低吸收损耗的环烯烃共聚物(COC)作为基底材料双包层太赫兹光子晶体光纤。利用全矢量有限元法及模式选择理论, 数值模拟了该光纤的单模传输范围、限制损耗、色散以及有效模场面积等特性。结果表明: 优化结构参数可使在1～10 THz范围内基模限制损耗小于0.1 dB/m, 二阶模限制损耗大于1 dB/m。因此可以获得1～10 THz的宽频带单模传输并且在1.5～10 THz内群速度色散可以控制在±0.1 ps/(THz·cm)。
太赫兹波 光子晶体光纤 单模传输 损耗 色散 terahertz photonic crystal fiber single mode confinement loss dispersion
以低损耗材料聚乙烯为基底, 设计了一种新型的太赫兹光子晶体光纤, 并利用全矢量有限元法对其单模截止频率、色散和损耗进行了数值模拟。结果表明, 改变包层空气孔周期、空气孔直径和纤芯空气孔直径, 可以调节太赫兹单模传输的频率范围。当包层空气孔周期为400 μm、包层空气孔直径为100 μm、纤芯空气孔直径为40 μm时, 不仅可以获得0.1～5 THz的宽频带单模传输范围, 而且在0.5～5 THz频率范围内波导色散可以控制在±0.5 ps/(nm·km), 且模式的限制损耗随频率的增大逐渐减小, 同时在2.8 THz处获得最小传输损耗3.86 dB/m。
太赫兹波 光子晶体光纤 单模传输 色散 损耗 THz wave PCF single-mode propagation dispersion loss
华中科技大学武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430074
手性耦合纤芯(CCC)光纤作为一种新型光纤，具有单模传输稳定、熔接损耗低和便于紧凑盘绕等优点，为下一代高峰值功率和高能量的光纤激光器系统的发展提供了新的途径，逐渐引起国内外研究人员的关注。介绍了CCC光纤的结构、国内外最新研究进展和应用前景，同时简单阐述了该新型光纤的模式耦合相关原理。
光纤光学 手性耦合纤芯光纤 单模传输 模式耦合 光纤激光器 激光与光电子学进展
2014, 51(4): 040003
本文分析一种由两层低折射率孔组成的大模场光纤的模式特性.采用多极法和有限元方法数值计算并分析了内层孔与外层孔尺寸变化对光纤基模与高阶模的束缚损耗与弯曲损耗的影响，设计获得了一种具有较高的高阶模和基模损耗比同时允许一定程度弯曲的大模场光纤.结果表明：当内层孔直径为34 μm，外层孔直径为24 μm时，其基模束缚损耗为0.000 17 dB/m，而高阶模束缚损耗为1.39 dB/m；光纤的基模模场面积为2 150.9 μm2，当弯曲半径为1.2 m时，弯曲损耗为0.106 dB/m.
大模场光纤 束缚损耗 单模传输 Large-mode area optical fiber Confinement loss Single-mode operation
1 湖南城市学院通信与电子工程学院, 湖南 益阳 413000
2 益阳医专高等专科学校公共课部, 湖南 益阳 413000
3 文山学院数理系, 云南 文山 663000
利用传输矩阵法研究了一维矩形受限光子晶体的反射谱。详细分析了TE和TM波各模式的光子禁带随矩形尺寸的变化规律。提出可以用矩形受限光子晶体实现电磁波最高模式的单模传输，尺寸越小越容易实现单模传输，其中X=1,Y=1的尺寸是最佳的结构。
光学器件 矩形受限光子晶体 光子禁带 矩形尺寸 单模传输 激光与光电子学进展
2012, 49(5): 052302
