近零超平坦色散光子晶体光纤的数值分析

利用全矢量有限元法对六重对称的折射率导引型光子晶体光纤的色散特性进行了数值分析.通过优化纤芯折射率、空气孔直径、孔间距得到了良好的近零、超平坦色散特性.数值仿真结果表明在其它参量相同的情况下,纤芯折射率的变化对光子晶体光纤的色散系数有着明显的影响,它决定着色散的平坦程度和所在的波长范围.在优化参量配置的情况下,得到了在常规光通信波长范围内具有近零(-0.4～0.15ps/(km·nm))、超平坦色散特性的光子晶体光纤结构.     

微纳纤芯/包层结构大模场单模聚合物光纤设计

提出了一种微纳纤芯/包层结构大模场单模聚合物 光纤。建立了光纤结构模型,在非 弱导近似条件下,根据波导理论,分析了微纳光纤的单模和波导特性;讨论了微纳纤芯直径 、 芯/包层折射率差以及包层直径等结构参数对微纳纤芯/包层结构聚合物光纤的模场分布、有 效 模场直径等导波特性的影响。结果表明,在传输波长λ＝650nm、微纳纤芯直径Dcore＝172μm、包层 直径Dclad＝250μm和芯/ 包层折射率差δn=0.128时,可获得有效模场直径达126.56μm和芯内能流比为10.66% 的大模场单模聚合物光纤。     

掺铒孔辅助导光光纤特性研究

采用全矢量有限元法，分析空气孔对掺铒孔辅助导光光纤（EDHALF）的截止波长、重叠积分因子和模场直径的影响，并与普通掺铒光纤进行了比较。综合考虑EDHALF的基模和二阶模的截止波长、在信号波长处的重叠积分因子和模场直径的值，优化设计了EDHALF的纤芯半径、纤芯与包层的折射率差、相对孔芯距和孔的相对大小4个结构参量。     

零模间色散双空芯光子晶体光纤

分析了双空芯光子晶体光纤(HC-PCF)在纤芯填充液态高折射率温敏物质后的传输特性,应用全矢量有限元法(FEM)研究温度均匀变化时光纤耦合特性、模间色散特性的变化规律。结果表明,在特定温度下,耦合特性随传输波长的增大呈现出先减弱、后增强的变化趋势,且光纤的模间色散存在过零点。通过调节温度或占空比,可以在1.31μm和1.55μm两个常用通信波段内实现零模间色散传输,由此能够完全消除模式间相位不匹配导致的脉冲失真,实现能量的完全交换。     

掺Yb3+铝硅酸盐玻璃纤芯的光子晶体光纤

为了获得用于掺Yb3+脉冲光纤激光器的具有反常色散的光子晶体光纤,设计了一种掺Yb3+铝硅酸盐玻璃纤芯的结构,包层部分为普通的六边形结构,分布着直径相同的空气孔,其纤芯横截面为椭圆形,在包层和纤芯之间设计了4个小椭圆空气孔。研究了包层的空气孔直径d与空气孔中心间距Λ以及二者的比值d/Λ这些参量变化时,色散随波长变化的情况;同时研究了4个小孔对色散和双折射的影响。结果表明,这一结构的光子晶体光纤,当Λ=2.3μm、d/Λ=0.5时色散呈现反常色散,作为掺Yb3+脉冲光纤激光器的增益部分是可行的。该研究对掺Yb3+光子晶体光纤在脉冲光纤激光器方面的使用是有帮助的。     

增益导引和折射率导引在大模场单模光纤设计中的应用

传统的大模场光纤是通过设计光纤结构来获得大模场面积的,可以实现的模场面积只能达到几百平方微米。增益导引和折射率导引相结合是实现大模场单模光纤的一种新方法。通过分析增益因子对折射率以及归一化频率的影响,得到了光纤中各阶模式截止条件与纤芯包层折射率差和增益因子的关系。最后以包层折射率为1.5734,纤芯折射率为1.5689,纤芯半径为50μm,10%(原子数分数)重掺杂钕离子的磷酸盐光纤作为模拟计算对象,当波长为1.064μm时,得到其模场直径大于90μm。对于普通光纤,增益导引和负折射率导引相结合的方法对实现大模场单模传输很有前景。     

高折射率纤芯光子晶体光纤的特性研究

在二氧化硅中掺入适量GeO2可增大折射率，用其作为光子晶体光纤的纤芯时易于将光场捕获在纤芯中，形成稳定的传输模式。本文通过有限差分法数值解亥姆霍兹方程，研究了空气孔呈三角形典型结构排列的光子晶体光纤的特性．当纤芯及空气孔的大小都相同时，纤芯掺杂比例越高，光子晶体光纤的有效折射率就越高，色散则会向负向增长。此外，在这种高折射纤芯的光子晶体光纤中，当纤芯的大小及折射率均固定仅增大周围空气孔时，光子晶体光纤的色散增大，有效折射率趋于降低，模场有效面积也趋于减小。     

正方形五芯光子晶体光纤的耦合特性分析

为了研究基于正方形晶格排列的五芯光子晶体光纤（PCF）的结构参量对耦合特性的影响,根据其5个超模特征,给出计算五芯PCF耦合长度的方法,利用有限元法分析了传输波长以及光纤结构对五芯PCF耦合特性的影响。结果表明,耦合长度随着传播波长的增加而减小,随着孔间距、占空比、纤芯折射率以及纤芯直径的增加而增加。该研究为设计基于五芯PCF的定向耦合器提供了理论依据。     

单模光纤设计和性能的进展

本文对近年来长波长单模光纤设计和性能的进展作了综合评述。常规单模光纤的零色散波长在1．3μm有匹配包层和压低包层两种折射率分布，设计和选择芯径d、折射率差△、归一化频率V、截止波长λε、建模直径dp等参数时，要使1．3μm的损耗、色散和抗弯能力等性能最佳化。于是考虑波导色散抵消材料色散，使零色散波长移至最低损耗波长1．55μm及其附近窗口。这类光纤称为色散移位和色散平坦单模光纤，其折射率分布有三角形、分隔纤芯和四包层等几种设计。将MCVD、OVD、VAD、PCVD四种工艺的设计和性能列表相互比较。最后总结光纤通信所用单模光纤的现状和前景。     

小芯径折射率引导型光子晶体光纤的制备和研究

介绍一种小芯径折射率引导型光子晶体光纤(PCF)的拉制方法.制备出的光纤纤芯周围第一层空气孔发生形变,呈柚子形,其芯径为1.7μm,孔间距A和空气孔直径d分别为3.4 μm和2.8μm.由于光纤结构的特殊性,采用有限元法在200～1600 nm波段对其基模有效折射率、色散系数、有效模场面积以及非线性系数进行了数值模拟计算.经过理论计算,这种光纤在所研究的波段具有极高的非线性系数且表现为反常色散,这些特性十分有利于超连续谱的产生.在测量了光纤的损耗、色散等基本特性后,选取损耗较小凡位于光纤反常色散区域,中心波长为800 nm的飞秒激光作为光源,将不同功率的超短激光脉冲耦合入光纤,对这种小芯径折射率引导型光子晶体光纤产生超连续谱的过程进行了测量和分析.     

High nonlinear photonic crystal fiber and its supercontinuum spectrum

The high nonlinear photonic crystal fiber with pure silica core has been designed and fabricated, and the practical structure parameters of the fabricated fiber sample coincided precisely with the parameters we designed. The core diameter is 1.65 μm; the air hole diameter is 4.75 μm; the distance between the center of two holes is 5.35 gin; the zero dispersion wavelength of the fiber is 1120 nm; the dispersion at 800 nm is -88 ps.(nm.km)-1; and the nonlinear coefficient of this photonic supercontinuum emission with a smooth spectrum stretching from 450 to 1400 nm was attained by the injection of 30 fs Ti:sapphire laser pulses into 2 m-long high linear photonic crystal fibers, with an energy up to 5 nJ at a pulse repetition rate of 100 MHz and a central wavelength of 800 nm.     

密集波分多路技术最新实验评析

本文首先指出光纤通信系统研究的主攻方向。而后说明密集波分多路的实验系统和介绍最新报道的１Ｔｂ／ｓ系统。本文讲到密集波分多路系统使用的单模光纤，包括常规的、色散移位的、色散补偿的和非零色散等几种光纤。然后说明密集波分多路系统使用的光纤放大器及其改善增益频谱的方法，又讲到在波分多路方式以外，光的时分多路和偏振多路方式。最后指出密集波分多路系统的实际应用有赖于光子集成技术的进步。     

Numerical analysis of intermodal delay in few-mode fibers for mode division multiplexing in optical fiber communication systems

In order to achieve higher spectral efficiency, mode division multiplexing (MDM) in few-mode fibers is a new research area. The idea faces lots of technical issues including intermodal delay and mode coupling which limit the achievable length of the system. This paper is designated to complete the analysis of intermodal delay in step-index few-mode fibers. We analyze numerically all the parameters of fiber, which could impact intermodal delay in few-mode fibers and identify the conditions which can increase the number of multiplex modes without significant increase in maximum intermodal delay.     

短距离弱耦合空分复用实时光传输技术

短距离光纤传输系统的容量扩展受到越来越广泛的关注。空分复用光传输技术提供了纤芯和模式两个新维度，可以大大提升单根光纤的传输容量。然而空间信道间的串扰严重限制了空分复用技术的实用化。首先研究了弱耦合空分复用光纤，通过在纤芯引入环形折射率微扰的方法实现了模式之间的有效分离；其次，提出了一种可以处理非圆对称简并模式的全光纤复用/解复用器件以及低插损、低串扰扇入扇出器；在此基础上，使用低成本商用强度调制直接检测光模块，实现了短距离弱耦合模分复用及多芯少模复用实时光传输；最后对空分复用实时光传输技术进行了展望。     

一种金填充高双折射光子晶体光纤偏振滤波器

为了获得具有对称性结构的金填充高双折射光子晶体光纤,采用有限元方法对光纤的纤芯基模、金属表面等离子体激元的色散和损耗特性进行了分析。改变包层晶格节距、纤芯周围气孔直径以及填充金丝直径能够灵活地调节纤芯基模与等离子体激元之间共振响应波长点的位置和耦合强度。通过对光纤结构参量的优化,获得了一种基于通信波段的偏振滤波器。当特定空气孔数值孔径确定后,在1.55m处, x方向基模损耗可以达到473dB/cm,而y方向基模几乎不会受到等离子体激元的干扰。结果表明,与单偏振单模光子晶体光纤相比,新设计的光纤结构可以通过调节金丝直径大小,选择性地滤掉某一偏振方向的光,从而达到在通信波段滤波的效果。该研究对研制基于通信波段的偏振滤波器具有一定的参考意义。     

双包层单模光纤光学参数对传输特性的影响

对特征方程直接求导解得了基模群时延和群速色散,讨论了双包层单模光纤不同折射率分布对传播常数、群时延、群速色散以及零色散点波长的影响.研究结果表明:光学参数,即纤芯和外包层的相对折射率(P)以及内包层和外包层的相对折射率(R)对该类光纤的传播常数、群速度、群速色散和零色散点波长均有比较明显的影响,影响的大小及规律随参数的不同又有所不同.这些规律为设计满足不同色散要求的双包层单模光纤提供了理论依据.     

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.     

光子晶体光纤色散特性的研究

基于标量近似理论,使用有效折射率方法对光子晶体光纤的群速度色散特性进行了详尽研究.由于光子晶体光纤是由单一材料制成,光纤的总色散便由波导色散决定,将群速度色散分为材料色散和波导色散,在分析光纤结构参数与波导色散关系的同时还讨论了剖面色散对总色散的影响.研究表明:调节光子晶体光纤包层空气柱的节距及其有效芯径,可以实现在很宽的波长范围内的单模传输,可以设计零色散光子晶体光纤和在较宽的波长段接近零色散的色散平坦光纤,以及具有较大正常色散的色散补偿光纤,尤其在零色散光纤设计时必须考虑剖面色散的影响.     

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.     

接近于零色散的色散平坦光子晶体光纤的数值模拟与分析

基于标量近似理论利用有效折射率方法对低空气填充率的光子晶体光纤 (PCF)的色散特性进行了数值模拟。发现通过调节光纤包层的空气穴节距或空气穴大小可以有效地调节光子晶体光纤的色散特性 ,可以实现光子晶体光纤零色散波长向短波方向 (小于石英材料的零色散波长 1 2 7μm)移动 ,甚至在光通信波段出现两个零色散波长 ;可以设计在光通信波段接近于零色散的色散平坦光子晶体光纤 ,其色散系数D的绝对值在 1 2～ 1 7μm波长范围小于 2 0 ps·km-1·nm-1,其色散斜率D′的绝对值小于 0 0 2 ps·km-1·nm-2 。