L波段色散补偿光子晶体光纤的研究和设计

利用多极法对一种新颖结构的双层芯光子晶体先纤的色散特性进行了数值模拟,找出色散随结构变化的规律.通过合理选取其外层芯的层数,同时优化孔间距和空气孔直径,设计出可用于L波段进行宽带色散补偿的光子晶体光纤,此光纤色散值在-310～-260 ps/(km·nm)之间近似线性变化,残余有效色散系数近似为零,相关色散斜率(RDS)在0.003 2 nm-1的色散补偿光纤,其RDS值与标准单模光纤匹配,有效模场面积优于常规色散补偿光纤,可以对宽带传输的标准单模光纤实现良好的色散补偿.     

基于光子晶体光纤的宽带色散补偿光纤的设计

采用矢量光束传输法(VBPM)对小纤芯光子晶体光纤(PCF)的色散特性进行了数值分析,研究发现通过调节光子晶体光纤的结构参数可以灵活的对其色散补偿值进行调整,能够实现C L波段(1 530～1 565 nm)的宽带色散补偿功能,并且对标准单模光纤的色散斜率有很好的补偿.在∧=1.0μm,d/∧=0.7时,1 550 nm处的色散值可以达到-339.1 ps/(km×nm),相关色散斜率(RDS)可以达到0.003 2 nm-1,能够有效的对标准单模光纤进行色散斜率补偿.     

基于FDTD方法的光子晶体光纤色散特性分析

基于电磁场时域有限差分法(FDTD)计算光子晶体光纤(PCF)的方法, 分析了运用该方法时需要注意的一些问题, 特别是关于晶格位置、晶格上各个电磁场分量的分布以及完全匹配层(PML)中在边界处的电磁场的处理。以此为理论依据分析了一种纯石英材料双层芯PCF, 对这种光纤的传输特性进行了详细的数值模拟。通过调整光纤的结构参数, 设计出大负色散值的宽带色散补偿光子晶体光纤(DCPCF)。数值模拟结果显示在1530～1565 nm波长范围内其色散值在-400和-600 ps/(km·nm)之间变化, 达到了具有相同有效模面积的普通色散补偿光纤(DCF)的5倍。在整个C波段可以有效补偿长度25倍以上的标准单模光纤(SMF), 其色散剩余量在±1.0 ps/nm·km以内。该种结构的PCF对于制作高增益和宽带色散补偿于一体的集中式光纤放大器具有十分重要的意义。     

宽带色散补偿模块的开发

文章从理论出发设计了一种色散补偿光纤波导结构,并制备出一种高性能的色散补偿光纤.测试结果表明:该色散补偿光纤在1 525～1 625 nm波长范围内具有较大负色散,1 545 nm波长的色散系数为-141 ps/(nm·km).采用该色散补偿光纤成功制备出宽带色散补偿模块.G.652光纤传输链路经过该色散补偿模块的补偿后,C波段的残余色散小于5.0 ps/nm,C波段色散斜率也实现了100%的补偿.     

宽带色散补偿光子晶体光纤的优化设计

设计了一种宽带色散补偿光子晶体光纤,此光子晶体光纤在整个C波段具有较大的负色散值,且其色散斜率值均为负值。通过合理选取光子晶体光纤的层数和孔间距,同时优化各层的空气孔直径大小,分别设计了在1 550nm附近的色散值为-425、-440和-400ps.km-1.nm-1;且色散斜率分别为-1.49、-4.31和-8.59ps.km-1.nm-2的宽带色散补偿光子晶体光纤。可以分别实现与G.652和G.655光纤的卡帕值和相对色散斜率相匹配,具有较好的宽带色散补偿能力。     

双芯准晶格光子晶体光纤的色散特性

设计了一种折射率引导型双芯准晶格光子晶体光纤,并基于有限元法对其色散特性进行数值模拟和研究。该光纤内、外纤芯中光波的耦合效应,可在相位匹配波长附近产生相当高的负色散值。通过分析内包层孔径d1,外纤芯孔径d2,外包层孔径d3,孔间距Λ以及内包层空气孔层数的改变对光纤色散特性的影响,最终设计出一种在1550 nm低损耗窗口性能优越的色散补偿光纤,负色散峰值为-2250 ps/(nm.km),半峰全宽超过280 nm,色散-带宽乘积可达630 GHz-1.km-1。此种光纤适合在长距离高速光纤通信系统中为常规单模光纤提供色散补偿。     

DWDM系统中光纤的重要参数及优化

本文首先讨论了高速大容量光通信系统对光纤各种参数的新要求 ,从系统的角度分析如何优化非零色散位移光纤 (NZDSF)的三个重要参数 :色度色散、色散斜率和有效面积。然后介绍了阿尔卡特TeraLight光纤是如何优化设计上述三个参数来支持极小的信道频率间隔 (25GHz) ,用商用化的色散补偿模块(DCM)实现100%的色散斜率补偿 ,并且率先实现在S波段支持DWDM。最后 ,得出结论 :1550nm的色度色散值取8ps/(nm·km)是一个较理想的选择 ,较低的RDS(相对色散斜率)值使色散斜率补偿更容易实现 ,有效面积应当适中 ,兼顾非线性和喇曼放大的要求     

八角格子色散补偿光纤

为了消除光纤通信系统中色散,采用各向异性完全匹配层和全矢量有限元方法,进行了理论分析和实验验证,设计了一种基于八角格子晶体的同轴双芯色散补偿光子晶体光纤;得到了该色散补偿光纤的传输特性如基模有效折射率、色散、损耗和非线性系数方面的数据,并分析了光纤波导色散与色散补偿光纤结构参量之间的关系。结果表明,所设计的光纤在200nm的负色散范围内,拥有负色散值(在波长为1.55m处有最低负色散值-1500 ps/(nmkm)),同时在E+S+C波段有较低的限制损耗(小于3.3dB/km);非线性效应也得到显著抑制。     

利用光子晶体光纤实现10 Gb/s光传输系统的色散补偿

利用光子晶体光纤（PCF）在10Gb/s光传输系统中对普通单模光纤中传输的光脉冲进行了色散补偿，获得了很好的补偿效果。实验中，10Gb／s光脉冲序列经过2.163km普通单模光纤被展宽后．利用26m长光子晶体光纤对其进行色散补偿．补偿后脉冲基本恢复到了初始形状。进一步的理论计算表明，此光纤在C波段20nm波长范围内对普通单模光纤能够实现较好的色散斜率补偿，补偿后剩余色散小于5ps／nm。理论与实验结果表明光子晶体光纤在色散补偿方面具有很大的潜力．在未来光通信系统中将发挥重要作用。     

一种可传输轨道角动量的螺旋光子晶体光纤北大核心

设计了一种基于阿基米德螺线的新型螺旋光子晶体光纤,该光纤以二氧化硅为基底材料,包层由24个螺旋臂组成,每个螺旋臂包含11个小空气孔,纤芯设有大空气孔,包层与纤芯中间的环形区域用于传输轨道角动量模式。该结构在1300~1800 nm波段上可支持22种轨道角动量模式稳定传输,在1550 nm波长下,有效折射率差最高可达2.89×10^(-3),色散系数最低可达66.4 ps/(nm·km),非线性系数最低可达2.17 W^(-1)·km^(-1),且1500~1600 nm波段上的色散值变化均小于15.15 ps/(nm·km)。此螺旋光子晶体光纤不仅结构简单,且具有低非线性、色散平坦的性能,为螺旋光子晶体光纤的设计提供了思路。     

一种新型高双折射光子晶体光纤的特性研究

设计了一种新型结构的光子晶体光纤,建立了对应的数学模型并采用全矢量有限元法对该结构的模场强度、有效折射率、双折射、色散特性和限制损耗进行了分析。研究表明,该光纤在1 550nm处可以获得高达7.66×10-3的双折射和低至12ps/(nm·km)的色散值,同时在800～1 600nm波长范围内,始终保持1.498×10-6 dB/m以下的极低限制损耗,可用于制造极低色散值的保偏光纤。     

Photonic crystal fiber with novel dispersion properties

Our recent research on designing microstruc-tured fiber with novel dispersion properties is reported in this paper. Two kinds ofphotonic crystal fibers (PCFs) are introduced first. One is the highly nonlinear PCF with broadband nearly zero flatten dispersion. With introducing the germanium-doped (Ge-doped) core into highly non-linear PCF and optimizing the diameters of the first two inner rings of air holes, a new structure of highly non-linear PCF was designed with the nonlinear coefficient up to 47 W-1·km-1 at the wavelength 1.55 μm and nearly zero flattened dispersion of ±0.5 ps/(km·nm) in telecom-munication window (1460-1625nm). Another is the highly negative PCF with a ring of fluorin-doped (F-doped) rods to form its outer ring core while pure silica rods to form its inner core. The peak dispersion - 1064 ps/(km·nm) in 8 nm full width at half maximum (FWHM) wavelength range and -365ps/(km·nm) in 20nm (FWHM) wavelength range can be reached by adjusting the structure parameters. Then, our recent research on the fabrication of PCFs is reported. Effects of draw parameters such as drawing temperature, feed speed, and furnace temperature on the geometry of the final photonic crystal fiber are investigated.     

A single mode ultra flat high negative residual dispersion compensating photonic crystal fiber

In this paper, a single mode photonic crystal fiber based on hexagonal architecture is numerically demonstrated for the purpose of residual dispersion compensation in the wavelength range of 980–1580 nm. The designed fiber offers ultraflattened negative dispersion in the near-infrared to most widely used S to L wavelength bands and average dispersion of about −138 ps/(nm km) with an absolute dispersion variation of 12 ps/(nm km). Besides, the proposed fiber successfully operates as a single mode in the entire band of interest. Moreover, to check the dispersion accuracy, sensitivity of the fiber dispersion properties to a ±1–5% variation in the optimum parameters is studied for practical conditions.     

全固高非线性低色散斜率光子晶体光纤设计

提出了利用掺氟同心圆环的光纤结构来提高光子晶体光纤(PCF)的非线性,所需控制的参量仅有两个。设计了三种具有高非线性、低色散斜率和低限制损耗的全固光子晶体光纤。这三种光纤分别具有正常色散、双零色散点和零色散点恰好在1.55 μm波长处的色散曲线特性。所设计的零色散点恰好在1.55 μm波长处的光子晶体光纤色散斜率值为5.12×10-4 ps/(km·nm2),这比传统的高非线性光纤的色散斜率小了2个数量级。同时,该光纤在1.55 μm波长处的非线性系数为31.5 W-1·km-1,限制损耗为9.62×10-5 dB/km。     

Dispersion-flattened Bragg photonic crystal fiber for large capacity optical communication system

A novelty dispersion ultra-flattened Bragg photonic crystal fiber (PCF) has been fabricated in this paper.The fiber is composed of compound cores and periodical claddings with 11 coaxial rings.It has flattened dispersion of 8.54±1.3 ps-(nm· km)-1 in the communication wavelength range of 1460-1625 nm.Its dispersion slope alters from -0.0428 to 0.0392ps·nm-2·km-1.The low attenuation of 0.52 dB/km and low bending loss of 0.09 dB at 1550 nm of the fiber are also achieved.The Bragg PCF has enormously potential application in the fields of dense wavelength division multiplexing systems because of its superior dispersion properties and easy splicing performances.     

高非线性光子晶体光纤及其超连续谱研究

文章作者设计并制造了一种纯硅芯高非线性光子晶体光纤,该光纤纤芯直径为1.65 μm,空气微孔直径为4.75 μm,孔中心间距为5.35 μm,零色散波长为1 120 nm,800 nm波长的色散为-88 ps/(nm·km).将能量为5 nJ、重复频率为100 MHz、中心波长为800 nm的30 fs的钛蓝宝石激光脉冲耦合入2 m长的该高非线性光子晶体光纤中,得到了450～1 400 nm宽波段范围内的超连续光谱.     

Proposal for highly birefringent broadband dispersion compensating octagonal photonic crystal fiber

In this paper, we propose and demonstrate a highly birefringent photonic crystal fiber based on a modified octagonal structure for broadband dispersion compensation covering the S, C, and L-communication bands i.e. wavelength ranging from 1460 to 1625 nm. It is shown theoretically that it is possible to obtain negative dispersion coefficient of about −400 to −725 ps/(nm km) over S and L-bands and a relative dispersion slope (RDS) close to that of single mode fiber (SMF) of about 0.0036 nm⁻¹. According to simulation, birefringence of the order 1.81 × 10⁻² is obtained at 1.55 μm wavelength. Moreover, effective area, residual dispersion, effective dispersion, confinement loss, and nonlinear coefficient of the proposed modified octagonal photonic crystal fiber (M-OPCF) are also reported and discussed.