八边形光子晶体光纤色散补偿特性分析

利用多极法对八边形光子晶体光纤的色散补偿特性进行数值模拟,分析了结构参数变化对色散补偿特性的影响;计算了具有相同参数的六边形结构光子晶体光纤的色散系数和非线性系数;研究表明八边形光子晶体光纤比六边形结构的光子晶体光纤的大负色散特性明显提高,非色散系数低,更有利于进行色散补偿.因此,本文设计了一种新型的八边形色散补偿光纤,在λ=1.55μm时色散值为-1434.9ps·nm^-1·km^-1,色散斜率为-4.6338ps·nm^-2·关键词：光子晶体光纤多极法色散斜率色散补偿     

S+C+L波段色散斜率补偿光子准晶体光纤

针对光纤通信中的色散补偿,尤其是密集波分复用系统的多信道同时补偿的需求,提出了一种用于宽带色散斜率补偿的光子准晶体光纤.该光纤结构包层空气孔为准晶体排列,并且在纤芯引入了中心缺陷.通过对光纤特性的数值分析表明,在1460~1625nm的光通信波段,该结构光纤的相对色散斜率为0.0044~0.0029nm     

S+C+L波段色散斜率补偿光子准晶体光纤

提出了一种改进的光纤光栅应变传感器结构,用有限元分析软件对其进行建模和静力仿真,得到其应力分布和光栅区域的应变情况.在整体宽度与厚度相等的情况下,此结构的灵敏度约为传统"工"字型结构的600倍.进一步分析了其关键区域的6个结构参量对应变灵敏度及量程的影响.筛选、设计并加工出不同尺寸的两种应变片,分别用UV胶与玻璃焊料对光栅进行封装,得到灵敏度分别为:249 pm/N、330 pm/N和1.1 pm/N.比较分析表明,本文提供的分析方法与数据,可为不同工程应用场合的最优结构设计提供依据.     

色散补偿光子晶体光纤结构参数对其色散的影响

光子晶体光纤由于其灵活可调的色散特性用作色散补偿具有极大的应用潜力. 设计了一种色散补偿光子晶体光纤, 并运用频域有限差分法模拟了其色散特性,从理论上分析了其结构参数孔间距Λ和空气占空比d/Λ对该光子晶体光纤的色散系数的影响, 并且实际制备出了3种不同结构参数的光子晶体光纤. 通过对其色散曲线对比分析表明: 当光子晶体光纤孔间距在1 μm附近时, 其色散系数随着孔间距Λ和占空比d/Λ的增大而增加, 但对于孔间距Λ的变化比占空比d/Λ更为敏感, 并且随着孔间距Λ的增加,其对色散系数的影响能力逐渐减小. 设计并制备的光子晶体光纤在1550 nm处的色散系数为-241.5 ps·nm^-1·km^-1, 相对色散斜率为0.0018, 具有较好的色散补偿能力.关键词：色散色散补偿光子晶体光纤结构参数     

宽带色散补偿光子晶体光纤的设计与优化

提出了一种新型的宽带色散补偿光子晶体光纤。通过增大光子晶体光纤(PCF)包层第一环空气孔半径r1,同时优化孔间距和包层其它环空气孔,在1550nm波长处获得了低至-1906.4ps/nm/km的负色散值。针对常规单模光纤的色散特性,设计出了宽带色散补偿光子晶体光纤,可补偿23倍长度的常规光纤,补偿的带宽达330nm,这在WDM系统中对多个信道同时进行色散补偿具有非常重要的意义。     

光子晶体光纤的色散特性及其应用

光子晶体光纤(PCF)的色散特性与传统光纤有显著的差别。从光子晶体光纤的结构特点出发,分析了PCF的色散特性,介绍了其潜在应用。     

光子晶体光纤超平坦色散特性的研究

利用有效折射率方法的标量近似理论对三角排列的光子晶体光纤超平坦色散特性进行了理论分析和数值模拟,研究发现改变光子晶体光纤包层空气孔半径或空气孔间距可以改变波导色散的特性,从而可以设计在不同波段,不同大小值的超平坦色散。本文的计算和分析可以为设计不同色散特性的光子晶体光纤提供理论依据。     

准光子晶体光纤的色散特性

设计了几种在较宽的通信区域色散平坦的准光子晶体光纤(PQF),借助于全矢量有限元法,分别研究了基于双包层结构的2种准晶格光子晶体光纤的色散特性。数值模拟结果指出:对于PQF₁,通过合理选择结构的参数,在光通信窗口1.45~1.65μm的范围内准光子晶体光纤的色散数值可以控制在-2.41±0.28ps/(km·nm)。小幅度增大孔间距,可在1.350~1.736μm的较宽波长范围内得到一条近零平坦色散曲线,其色散值|D|可以控制在1ps/(km·nm)左右,达到-0.45~0.57ps/(km·nm)。对于PQF₂,在1.45~1.68μm的范围内其色散值可以控制在4.795±0.355ps/(km·nm)。     

光子晶体光纤色散极值特性的研究

采用全矢量有效折射率法计算光子晶体光纤的色散系数,深入分析了光子晶体光纤色散系数与结构参数之间的关系,发现色散系数随着结构参数的变化具有双极值特性:1)当(A)值保持不变时,随着d/(A)值的减小,零色散波长向长波方向移动,在达到极大值后,则转向短波方向移动,例如当(A)=2.3μm时,极大零色散波长出现在约d/(A) =0.24处,约为1728.9 nm,当(A)取不同值时,较小的(A)值,会对应有较大的极大零色散波长;2)当d/(A)值保持不变时,随着(A)值的减小,零色散波长向短波方向移动,在达到极小值后,则转向长波方向移动,例如当d/(A)=0.9时,极小零色散波长出现在约(A)=0.6 μm处,约为564.29 nm,当d/(A)取不同值时,该比值越大,则会对应着越小的极小零色散波长.这一发现对于优化设计特种光子晶体光纤具有一定的价值.     

等效折射率模型研究光子晶体光纤的色散特性

应用等效折射率模型对折射率导模光子晶体光纤的群速度色散特性进行了详细的讨论。由于光子晶体光纤由单一材料(SiO2)制成,光纤的波导色散决定了总色散,因此讨论中将群速度色散分解为波导色散和材料色散,研究了波导色散与光子晶体光纤的结构参量孔距∧、相对孔径f的关系。分析表明,在f一定的情况下,光子晶体光纤的波导色散与孔距∧的关系符合麦克斯韦方程的比例性质;而在孔距∧确定的情况下,光子晶体光纤的波导色散的零点、极小值点位置与f在所讨论的波长范围内存在线性关系。最后举例说明了通过调整光子晶体光纤的结构参量,可以灵活地设计其色散特性。     

通过调节纤芯大小实现接近零色散的色散平坦光子晶体光纤

利用已有文献对光子晶体光纤色散特性的计算结果,分析了色散随光子晶体光纤结构参数变化的趋势,并利用有效折射率方法基于标量近似理论对光子晶体光纤色散特性进行了有目的性的数值模拟,发现通过独立调整纤芯大小,可以在光通信波段实现非常接近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1.3 μm～2.0 μm波长范围小于1.5 ps·km-1·nm-1 .     

Requirements for Efficient Raman Amplification and Dispersion Compensation Using Microstructured Optical Fibers

Abstract

The design and performance of microstructured optical fibers (MOFs) for simultaneous dispersion compensation and Raman amplification is numerically investigated. We studied a lumped Raman amplifier designed to compensate the signal loss and dispersion introduced by a 100-km, 16-channel C-band WDM link. The impairments induced by the nonlinearities caused by the small mode area of the designed MOF are investigated and the analysis is extended to include non-ideal factors such as excess background losses, splice loss, and the geometry variations during the fabrication process. The results are discussed and compared to those obtained for conventional dispersion compensating fibers (DCFs).     

Requirements for Efficient Raman Amplification and Dispersion Compensation Using Microstructured Optical Fibers

The design and performance of microstructured optical fibers (MOFs) for simultaneous dispersion compensation and Raman amplification is numerically investigated. We studied a lumped Raman amplifier designed to compensate the signal loss and dispersion introduced by a 100-km, 16-channel C-band WDM link. The impairments induced by the nonlinearities caused by the small mode area of the designed MOF are investigated and the analysis is extended to include non-ideal factors such as excess background losses, splice loss, and the geometry variations during the fabrication process. The results are discussed and compared to those obtained for conventional dispersion compensating fibers (DCFs).     

Dispersion-Flattened Modified Hexagonal Photonic Crystal Fibers with Low Confinement Loss

This paper presents dispersion-flattened modified hexagonal photonic crystal fibers (MH-PCFs) with extremely low confinement loss. The finite difference method (FDM) with an anisotropic perfectly matched boundary layer (PML) is used to investigate the chromatic dispersion and confinement properties. It is demonstrated that it is possible to obtain an ultra-flattened dispersion of 0 ± 0:41 ps/(nm·km) in the wavelength range of 1.35–1.65 mm and an extremely low confinement loss of less than 10⁻⁴ dB/km from a four-ring MH-PCF. Effective single-mode operation of the MH-PCF is confirmed for the entire band of interest.     

Dispersion and Confinement Loss Control in Modified Hexagonal Photonic Crystal Fibers

This paper presents a novel technique for the control of chromatic dispersion and confinement loss in hexagonal photonic crystal fibers (H-PCFs). It is demonstrated that it is possible to obtain very low chromatic dispersion of 0 ± 0:38 ps/(nm·km) in the wavelength range of 1.41 to 1.66 μm and confinement loss of less than 0.0001 dB/km from a six ring modified H-PCF (MH-PCF). The higher order dispersion at 1.55 μm is about −0.001 ps/(nm²-km).     

Flattened chromatic dispersion in square photonic crystal fibers with low confinement losses

This research presents a simple index-guiding square photonic crystal fibers (SPCFs) that has a silica core surrounded by air hole with two different diameters. It is demonstrated that the designed two-different-size hole-arrayed index-guiding SPCFs has a ultra-flattened chromatic dispersion of 0 ± 0.9 ps/(nm·km) in a wavelength range of 1.34 to 1.61 μm and low confinement loss of less than 10⁻⁷ dB/m in a wavelength range of 1.2 to 1.7 μm. It has also been shown that the proposed SPCFs show reasonable dispersion tolerance.     

八角光子晶体光纤传输特性与非线性特性研究

基于有限元法对一种全内反射型八角光子晶体光纤的传输特性和非线性特性进行了研究,并改变该光子晶体光纤空气孔结构参数得出了其特性与光波长的曲线关系图. 最终得到一种新结构光子晶体光纤,在入射光波长为1.55 μm低损耗窗口处具有非常优越的传输特性和较平坦非线性特性.关键词：光子晶体光纤色散损耗非线性系数     

一种新型高非线性色散平坦光子晶体光纤结构

提出了一种新的高非线性色散平坦光子晶体光纤结构,引入了一个衡量非线性和色散平坦的品质因子δ。采用平面波展开法,研究了气孔尺寸对光子晶体光纤色散特性和非线性的影响。新结构在第一圈空气孔的中间插入六个附加小孔,使得光子晶体光纤有更小的有效模场面积,提高了光纤的非线性。通过控制第一圈和第三圈空气孔以及附加小孔的直径,使得该光子晶体光纤在大约330 nm的波长范围内,光纤的色散系数介于±0.5 ps/(km.nm)之间,在大约230nm的波长范围内,光纤的色散系数介于±0.1 ps/(km.nm)之间,在大约200 nm的波长范围内,光纤的色散系数D的值介于±0.05 ps/(km.nm)之间。光纤的有效模场面积为2.26μm2。衡量非线性和色散平坦的品质因子δ=11.8 ps.W/μm2。