1 西安邮电大学电子工程学院，陕西 西安 710121
2 西安邮电大学微波光子学与光通信西安市重点实验室，陕西 西安 710121
提出一种以新型聚合物Topas作为基底材料的类摩天轮型多孔芯光子晶体光纤。利用时域有限差分法对光纤的双折射率、损耗及色散等特性进行数值模拟。结果表明：该光纤在3~6 THz的工作频段内可提供10-1数量级的双折射率，在4 THz处达到0.1085的超高双折射率、10-1 dB/cm的总损耗、10-16 dB/cm的极低限制损耗和2.4×10-14 dB/cm的低弯曲损耗；该光纤在3~5.5 THz频率范围内拥有近零色散值，为±0.11 THz-2·cm-1。该光纤的良好特性对太赫兹光器件以及偏振传感等领域的发展具有促进作用。
光纤光学 太赫兹 光子晶体光纤 高双折射率 平坦色散 光学学报
2023, 43(10): 1006002
1 北京交通大学 光波技术研究所, 北京 100044
2 北京交通大学 全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京100044
3 中国北方工业有限公司, 北京 100053
为了改善在复杂电磁环境下应变测量的性能, 提出了一种基于光电振荡器(OEO)和高双折射(Hi-Bi)光纤的新型应变测量方案。应变会引起Hi-Bi光纤中快慢轴上传输的2个正交偏振光之间的相位差改变, 通过合理控制输入到马赫-曾德尔调制器的光信号的偏振态, 将该相位差变化映射至OEO振荡微波信号的频率变化, 进而通过监测频率变化实现应变的解调。理论分析和实验结果表明, OEO产生的振荡微波信号频率与应变呈线性关系, 所提应变测量方案的灵敏度为-369.3 Hz/με。
光电振荡器 高双折射光纤 应变测量 光纤传感 灵敏度 optoelectronic oscillator, high-birefringence fibe
1 西安邮电大学 电子工程学院，陕西 西安 710121
2 西安理工大学 理学院，陕西 西安 710048
本文提出了一种以环烯烃共聚物（Cyclic Olefin Copolymer，COC）为基底的超低损耗高双折射空芯反谐振太赫兹光子晶体光纤，该光纤的包层由两组（共六个）无节点嵌套管组成。采用时域有限差分法（Finite Difference Time Domain method，FDTD）结合完美匹配层（Perfectly Matched Layer，PML）边界条件对其导波特性进行分析。仿真结果表明，在0.8~1.35 THz范围内，总传输损耗小于0.1 dB/m，双折射大于2.12×10-5，色散为±0.027 ps/THz/cm。在1.12 THz处，最低总传输损耗仅为0.543×10-2 dB/m，双折射值为2.06×10-4。同时，分析了该光纤的弯曲性能，表明在y方向，当弯曲半径超过19 cm时，弯曲损耗小于0.1 dB/m，具有良好的弯曲性能。
空芯反谐振光纤 太赫兹 高双折射 低损耗 Hollow-core anti-resonant fiber terahertz high birefringence low loss
1 华北电力大学，电子与通信工程系，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
4 华北电力大学，电气与电子工程学院，河北 保定 071003
本文提出了一种可用于化学传感的具有高双折射、低损耗的光子晶体光纤，并系统地分析了空气孔参数对光纤光学特性的影响。研究表明，最优结构的光纤在典型波长1.55 μm时对水、乙醇和苯的相对灵敏度分别可达56.3%、59.9%和62.5%，相比现有光子晶体光纤分别提高1.05~6.25倍、1.05~4.99倍和1.03~4.63倍。此外，该光纤还具有较好的传输特性。因此，本文提出的光子晶体光纤在化学传感和生物医学领域方面更具优势。
光子晶体光纤 化学传感 相对灵敏度 有限元法 高双折射 photonic crystal fiber chemical sensing relative sensitivity finite element method high birefringence
1 宁波大学信息科学与工程学院，高等技术研究院，红外材料与器件实验室，浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室，浙江 宁波 315211
3 嘉兴南湖学院，浙江 嘉兴 314001
4 光电信息控制和安全技术重点实验室，天津 300308
高双折射光纤对线偏振光具有强的偏振保持能力，因此，开发中红外高双折射光纤对于高效使用高偏振中红外激光意义重大。本研究团队对具有最大双折射值的一字型悬吊芯结构进行了参数优化，结果表明：当矩形芯的长宽比a/b＝3.6时，在波长1.55 μm处，双折射能达到4.7×10－4，高于传统的石英保偏光纤；当空气孔半径r＝28 μm且两空气孔间距d＝5.1 μm时，双折射值在波长5 μm处高达7.1×10－3；在工作波长范围内，两极化模的限制损耗均低于10－3 dB/m量级。通过实验制备了结构最优的一字型硫系悬吊芯光纤，其在波长5 μm处的双折射高达4.6×10－3，接近石英光子晶体光纤的双折射水平。
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
1 西南科技大学 理学院，四川 绵阳 621010
2 西南科技大学 计算机科学与技术学院，四川 绵阳 621010
为了改善传统光纤灵敏度低、损耗高和非线性效应不易控制的问题，设计一种新型高双折射、低损耗和高非线性的类椭圆纤芯光子晶体光纤(PCF)结构。基于全矢量有限元法，通过COMSOL分析研究了光纤端面的空气孔直径和位置对双折射、限制损耗、模场特性和非线性等特性的影响。仿真结果表明：所设计的PCF结构在波长为1.550 μm处的双折射率达1.918×10-3，x和y极化偏振方向的限制损耗分别为Lcx=1.6×10-3 dB/km和Lcy=8.0×10-4 dB/km，非线性系数达到9.4 km-1W-1，且满足单模传输，实现了高质量、高精度的光信号传输与传感。
光子晶体光纤 高双折射 全矢量有限元法 限制性损耗 photonic crystal fiber high birefringence rull vector finite element method restrictive loss
