Guiding Properties of a Tapered Photonic Crystal Fiber Compared with Those of a Tapered Single-Mode Fiber

We have fabricated tapered photonic crystal fibers using a fusion splicer and experimentally observed the near-field mode distribution and the beam divergence of it. We have also compared characteristics of the tapered photonic crystal fiber with those of a tapered standard single-mode fiber. Unlike a tapered standard single-mode fiber, the mode field profile of a tapered photonic crystal fiber shows a good confinement of its field within the core region. The numerical apertures of tapered photonic crystal fibers are increased as the diameter of the fiber is decreased.     

Tapered microstructured fibers for efficient coupling to optical waveguides: a numerical study

We report the possibility of using tapered microstructured fibers to improve the coupling efficiency from a standard single-mode fiber to a photonic crystal waveguide. The tapered microstructured fiber allows for the reduction of the mode mismatch between the output of the standard fiber and the input of the waveguide while maintaining single-mode guidance, which results in an enhanced coupling efficiency. Numerical simulations are conducted in order to optimize the cross section of the microstructured fiber as well as the taper profile. An improvement of more than 4 dB is obtained compared to non-tapered fibers. For further improvement, an elliptical-core tapered microstructured fiber is analyzed. The effect of misalignment between the tapered microstructured fiber and the waveguide is also studied.     

Influence of a holey cladding structure on spectral characteristics of side-polished endlessly single-mode photonic crystal fibers

We experimentally investigate the spectral characteristics of side-polished endlessly single-mode photonic crystal fibers of different polishing depths and radii of curvature that are important to mode field diameter, evanescent coupling, waveguide losses, higher-order mode excitation, and dispersion slopes of photonic crystal fiber components. A polished photonic crystal fiber with a greater polishing depth or a larger radius of curvature shows a more dispersive characteristic. In contrast to conventional single-mode fibers, in photonic crystal fibers the evanescent field is more strongly localized, and the propagating light can be more efficiently guided within the deformed core.     

光子晶体光纤及在光纤光栅中的应用

从光子晶体光纤(PCF)与普通光纤在光纤结构上的差异出发，简要分析PCF的导光原理与单模特性，并探讨基于PCF的光纤光栅的稳定性，基于聚合物填充多孔光纤的长周期光纤光栅的温度调谐性能，以及纯结构性非光敏纤芯长周期光子晶体光纤光栅的原理。从一个方面说明了光子晶体光纤的潜在应用。     

单模低损耗光子晶体光纤的设计及特性分析

设计了几种特殊结构的带隙光子晶体光纤,采用平面波展开法和频域有限差分方法研究了基于不同结构光子晶体光纤的带、模式、色散和色散斜率。由平面波展开法和频域有限差分方法求解麦克斯韦方程组导出本征值方程,可以得到带隙光子晶体光纤中可能存在的不同模式的传播常数、电场分布、本征频率和磁场分布。分别给出了第二圈填充率取三种不同值时带、模式、色散和色散斜率的变化。结果表明,当第二圈填充率改变时其特性有明显的变化。随着填充率从0．75减小到0．45,其二阶模分裂成两个类LP01模,可降低损耗。计算结果对单模和低损耗的光子晶体光纤的设计有参考价值。     

一种新型的光纤锥形耦合器

提出了一种光纤波导折射率渐变的新型锥形（Taper）耦合器件，其原理是基于光纤中Ge缺陷在紫外光照射下而产生的光致折射率的变化。利用光纤在高压、低温下渗氢技术使单模光纤的光致折射率变化△n达6×10-3数量级；通过控制曝光条件就可以在光纤中产生一定规律的锥形结构，使单模光纤的模场半径由4．8μm缩小到3．2μm。由耦合波理论分析表明该器件具有较好的基模传输特性。     

Fabrication of Optical Fiber Devices

In this paper we present the main research activities of the Laboratorio de Fibras Opticas del Instituto de Ciencia de los Materiales de la Universidad de Valencia. We show some of the main results obtained for devices based on tapered fibers, fiber Bragg gratings, acousto-optic effects and photonic crystal fibers.     

Fabrication of Optical Fiber Devices

In this paper we present the main research activities of the Laboratorio de Fibras Opticas del Instituto de Ciencia de los Materiales de la Universidad de Valencia. We show some of the main results obtained for devices based on tapered fibers, fiber Bragg gratings, acousto-optic effects and photonic crystal fibers.     

锥形光纤间的耦合特性

将通信光纤的末端拉制成锥形,利用光信号在光纤锥形区特有的传输和耦合特性,实现了光纤的耦合、连接和分束.用耦合模理论分析了锥形光纤间的传输和耦合性质,给出了光信号两锥形光纤间的耦合与两锥形光纤的距离和锥形区重叠长度等实验结果.     

Excitation of cladding modes in photonic crystal fibers by flexural acoustic waves

We report the excitation by flexural acoustic waves of an individual cladding mode in a single-mode photonic crystal fiber. The propagation constant and the field distributions of the mode have been investigated by use of this technique. The results give the basis for developing a family of acousto-optic devices based on photonic crystal fibers.     

多孔芯光子晶体光纤及其偏振特性

强激光与气体的长距离相互作用能产生许多新奇的物理效应,而自由空间光束的自聚焦、衍射、散射等问题限制了该科技领域的发展。本文提出了一种新型多孔芯光子晶体光纤,纤芯亚波长、低折射率空气孔可以传光,具有宽带、低损耗、单模传输特性。利用倏逝波耦合效应,研究了纤芯亚波长空气孔束缚光的原理。根据光波传输的电磁场理论,分析了低折射率空气孔中的光强增大效应。强光在空气孔中长距离传输,为光与物质的相互作用提供了新条件,可以用于气体传感、非线性光学、高集成光子技术、原子操控等。由于纤芯空气孔可以传光,改变空气孔的大小,直接影响模场分布,进而可以获得很高的结构双折射。通过光纤结构参数的合理设计,分别获得了B=4×10^-2的高双折射、纤芯直径5 μm的大模场高双折射、大模面积单偏振单模特性,在光纤偏振器、光纤滤波器、光开关及光纤传感等领域有广泛的应用前景,为新型光场调控提供了新方法。     

锥形光纤的偏振特性

随着光通信技术的不断发展，光纤的应用越来越广泛，而锥形光纤以其独特的传光方式越来越多地应用于光纤连接、成像及测量等领域。实验测定了不同锥角和不同长度锥形光纤的偏振特性。理论上，根据麦克斯韦方程组以及边界条件给出了光在理想光纤中的场分布，阐明了实际光纤中光的传输特性。论证了锥形光纤长度与其偏振特性的关系，进而利用几何光学方法对锥形光纤锥角与其偏振特性的关系作了定性说明。并用具体数据进行了定量计算，得出偏振光经锥形光纤传输或耦合后再传输到其终端所得到均是椭圆偏振光的结论。     

利用倾斜光纤光栅的可开关双波长光纤激光器

报导了一种在四波混频作用下利用倾斜光纤布拉格光栅进行波长选择的可开关双波长掺铒光纤激光器。通过将倾斜光纤光栅与单模光纤进行横向错位焊接,使光栅的反向LP01和LP11两个模式具有相近的有效反射率,从而可以用来进行激光器的双波长选择。接入腔内的一段高非线性光子晶体光纤引入的四波混频效应克服了模式竞争,使得双波长激光在室温下稳定振荡。腔内起偏器和偏振控制器的联合作用可产生依赖于波长的损耗,以补偿光纤光栅两反射峰峰值的大小差异。基于以上原理,通过调节腔内的偏振态,该激光器实现了室温下稳定的双波长输出,也实现了在两波长之间的转换。两波长激光均有超过45 dB的信噪比,最大的功率波动为0.8 dB     

Photonic Crystal Fiber Attenuator

We propose a novel fiber attenuator based on photonic crystal fibers. The difference in the modal field diameters of a conventional single mode fiber and a photonic crystal fiber was used. A variable optical attenuator was also achieved by applying macro-bending on the PCF part of the proposed attenuator     

基于谐振吸收效应的单模单偏振光子晶体光纤研究

提出了一种基于谐振吸收效应的单模单偏振光子晶体光纤，阐述了其工作原理，并利用全矢量有限元法对其模场分布、限制损耗、工作带宽、消光比等基本特性进行了数值模拟. 数值结果表明这种结构可以获得很高的单模单偏振工作带宽，并能以较低的损耗代价实现极高的消光比.讨论了结构设计参量对光纤性能的影响.研究结果对设计新型的高性能单模单偏振光纤具有一定的指导意义.     

基于光子晶体光纤和拉锥式单模光纤的超连续光谱产生的实验研究

本文使用重复频率为250 MHz、脉冲宽度为135 fs、最大功率为2.2 W的锁模掺镱光纤激光作为种子源,利用光子晶体光纤和自制的拉锥式单模光纤两种高非线性光纤研究了超连续光谱的产生特性,通过对比两种光纤的结构、色散等特性,分析了拉曼孤子、色散波及其他非线性效应对产生的超连续谱形状的影响,并均得到了大于一个倍频程的超连续光谱,特别是拉锥式单模光纤产生的超连续光谱,耦合效率达到60%,这为众多研究领域,尤其是光学频率梳的建立提供了实用的超连续光源.     

新型缓变锥型PCF结构接口耦合损耗特性

提出一种新型的缓变锥型光纤接口器件。该接口器件是一个长度为150mm左右的缓变锥型光子晶体光纤。利用有限元方法对模场直径差别较大的不同光纤进行拼接时的损耗问题进行研究。研究结果表明:在模场直径分别为9μm和10.4μm的光纤之间加入锥型光纤后可以有效降低耦合损耗,并且在不同波长下耦合损耗都维持在一个较低水平。因此,该接口器件能够实现光纤拼接时物理结构的过渡和不同模场直径的转换,从而使拼接损耗降到最低。     

新型单模大模场红外硫系玻璃光子晶体光纤设计研究

大模场光子晶体光纤在高功率激光传输、光纤放大器、光纤激光器中的广泛应用, 使其受到研究者的广泛关注.硫系玻璃在红外波段(1–20μm)具有优良透过性能, 且具有折射率高(2.0–3.5)、声子能量低(小于350 cm^-1)、 组分可调等特性, 成为制备红外光纤的理想材料. 本文设计一种基于Ge₂₀Sb₁₅Se₆₅硫系玻璃基质的新型单模传输、低损耗、超大模场面积光子晶体光纤结构, 经理论验证其在λ =10.6 μm处基模限制损耗远低于0.1 dB/m, 高阶限制模损耗大于2 dB/m, 模场面积约为13333 μm². 关键词： 硫系玻璃 大模场面积 红外光子晶体光纤 结构设计     

基于双芯光子晶体光纤的低非线性宽带色散补偿光纤的设计

采用矢量光束传输法数值模拟了基于模式耦合的双芯光子晶体光纤的色散和非线性与其结构的关系。结果表明:通过在包层中移除一层空气孔以形成外纤芯并调整内外纤芯之间的距离及包层空气孔的占空比,内外纤芯间的模式耦合可以在宽带范围内发生,导致产生大负色散。同时,由于光场分布在两个纤芯内,增大了模场面积,产生低非线性,可以实现低非线性宽带色散补偿。     

高双折射光子晶体光纤中均匀布拉格光栅的特性

研究了具有高双折射的光子晶体光纤(HB PCF)中均匀布拉格光栅(FBG)的光谱特性。利用紧凑的超格子模型,对光子晶体光纤的传输特性进行分析,研究正向传输和反向传输的模式之间的耦合规律,从而研究写入光子晶体光纤中的均匀布拉格光栅的特性。首先给出具有C6v对称性的零双折射光子晶体光纤中光纤布拉格光栅的布拉格波长λB随光纤结构参量的变化规律;然后分析一种高双折射光子晶体光纤中的光纤布拉格光栅的光谱特性,高双折射使两个不同偏振态的反射峰分开较大;最后分析了一种常用的双模双折射光子晶体光纤中光纤布拉格光栅的光谱特性,LP01模和LPe11模的两个偏振态对应的反射谱都由于高双折射而分开。