一种新型高双折射光子晶体光纤特性研究

设计了一种高双折射高非线性光子晶体光纤, 采用全矢量有限元法研究了这种光纤的基模模场、双折射、非线性、有效模面积及色散特性. 数值研究发现, 减小孔间距Λ的大小, 在波长1550 nm 处, 该光纤可获得10^-2 数量级的双折射B, 比普通的椭圆保偏光纤高约两个数量级; 同时, 该光纤可获得42 W^-1·km^-1 的高非线性系数γ. 另外,分别在可见光和近红外波段出现了两个零色散波长, 在波长800–2000 nm 之间具有良好的色散平坦特性. 这种设计为获得高双折射高非线性超平坦色散光子晶体光纤提供了一种新的方法, 该光纤在偏振控制、非线性光学和色散控制方面具有广泛的应用前景. 关键词： 光子晶体光纤 高双折射 高非线性 有限元法     

新型高双折射光子晶体光纤特性分析

将单模光子晶体光纤的空气孔设计成椭圆形增加其结构的不对称性,可以破坏模式中两偏振态的简并,达到实现双折射特性的目的.据此,提出了一种新型的高双折射光子晶体光纤.该模型通过在纤芯引入两个小空气孔以及将包层的第一环和中间一行变为椭圆空气孔来造成光纤模式的不对称性,获得了高双折射特性.之后对该结构的色散特性及模场面积等特性进行了数值模拟,并且讨论了外包层空气孔的几何参数改变对于该模型色散特性的影响.采用全矢量平面波展开法,并且以完美匹配层作为边界条件对该结构光子晶体光纤的上述特性进行分析.结果表明,该结构光子晶体光纤可以在较宽的波长范围内产生10-3量级的模式双折射,并且从1 100～1 800nm范围内具有平坦色散特性,同时具有小模场面积特性.为基于超平坦色散、高双折射和高非线性光子晶体光纤的光纤器件的制作和应用提供理论基础.     

一种高双折射高非线性多零色散波长光子晶体光纤

设计了一种高双折射高非线性多零色散波长的全内反射光子晶体光纤,采用有限元法研究了这种光纤的有效模面积、非线性、色散和双折射特性.计算结果表明,通过设置合适的结构参数,该光纤可在波长1.55μm处获得2.54×10-2的双折射,也可在X,Y偏振方向分别获得50.22 W-1·km-1和54.61 W-1·km-1的高非线性系数.另外,该光纤在近红外波段出现了两个零色散波长,其中的一个零色散波长出现在1.55μm附近.本设计为获得高双折射高非线性多零色散波长的光子晶体光纤提供了一种新的结构,其在偏振控制、非线性光学、色散管理和超连续谱传输方面具有广泛的应用前景.     

石墨烯包层结构光子晶体光纤的高双折射特性

将PG玻璃材料制作成的椭圆纤芯引入光子晶体光纤中心,设计了一种石墨烯包层结构的高双折射光子晶体光纤.基于有限元法对该光纤的双折射特性进行了数值模拟,研究了光纤孔径比、孔间距和纤芯椭圆对双折射特性的影响,并以该光子晶体光纤的模场面积和限制性损耗为依据进行了优化.研究结果表明:在波长1 550nm处,光纤双折射率高达0.13,满足高双折射要求;两偏振方向模场面积小于0.7μm2,限制性损耗低于10-6 dB/km.该光纤可有效保持光在传输系统中的偏振状态,为高稳定性超连续谱的产生提供依据.     

高双折射光子晶体光纤研究

设计了一种高双折射光子晶体光纤(Photonic Crystal Fiber,PCF),即增大两个与纤芯相邻的空气孔直径,使光纤只具有二重对称性,呈现出较高的双折射.通过压缩x轴方向孔间距,进一步增大双折射度.采用全矢量有限单元法(Finite-element Method,FEM),研究了该光子晶体光纤基模对应的相双折射和群双折射,给出了该高双折射PCF双折射随输入光波长的变化曲线.结果获得了10－3量级的高双折射.具有设计参量的该光子晶体光纤结构的相双折射在1 550 nm处可以达到5.0×10－3,在更长的波长处,这一值会更高.     

高双折射80PbO·20Ga_2O_3中心填充光子晶体光纤特性（英文）

提出一种高折射率材料80PbO·20Ga2O3(PG玻璃)中心填充椭圆芯光子晶体光纤.基于有限元法对光子晶体光纤的双折射特性和模场面积进行数值模拟,并研究了椭圆芯尺寸、椭圆率和孔间距等光纤几何参量对双折射特性的影响.数值研究表明:在1 550nm波长处,双折射高达1.256×10-1,x偏振和y偏振模场面积分别为0.43μm2和0.68μm2;在910nm~1931nm的宽波段范围内,双折射始终保持10-1量级.该光纤可以作为保偏光纤应用于偏振控制、相干通信和光纤传感系统.     

矩形孔光子晶体光纤

采用全矢量有限元方法和完美匹配层条件,研究了一种在光纤包层中引入矩形孔的光子晶体光纤,提出一种实现高双折射光子晶体光纤的方法.模拟结果表明矩形孔光子晶体光纤具有椭圆孔光子晶体光纤类似的高双折射特性,其双折射高达0.01的量级,两种光子晶体光纤的模场、双折射、约束损耗等特性基本类似.     

矩形孔光子晶体光纤

采用全矢量有限元方法和完美匹配层条件,研究了一种在光纤包层中引入矩形孔的光子晶体光纤,提出一种实现高双折射光子晶体光纤的方法.模拟结果表明矩形孔光子晶体光纤具有椭圆孔光子晶体光纤类似的高双折射特性,其双折射高达0.01的量级,两种光子晶体光纤的模场、双折射、约束损耗等特性基本类似.     

基于纤芯折射率增强的高双折射光子晶体光纤

通过增加光纤纤芯区域折射率实现了一种高双折射光子晶体光纤.采用全矢量有限元和平面波展开方法,系统地研究了这种高双折射光子晶体光纤在不同的高折射率区域参数(比如区域形状、折射率)情况下的光纤特性.模拟结果表明,光子晶体光纤的双折射可以在优化的参数条件下获得很大提高,光子晶体光纤的非线性系数(连同双折射)也可以同时得到提高.     

一种高双折射光子晶体光纤模场和偏振特性的研究

采用平面波展开法分析一种填入了聚甲基丙稀酸甲酯并引入大空气孔的高双折射光子晶体光纤的模场和偏振特性,并研究其结构参数变化对偏振特性的影响。研究表明这种高双折射光纤的基模模场具有较强的线偏振特性,模式双折射比普通光子晶体保偏光纤有较大提高。研究结果为光子晶体保偏光纤的开发制作提供了理论基础。     

Designing of a polarization beam splitter for the wavelength of 1310 nm on dual-core photonic crystal fiber with high birefringence and double-zero dispersion

We have proposed a novel kind of photonic crystal fiber which contains two asymmetric cores. The bireti＇ingence and the dispersion are numerically analyzed based on finite element method when the size of the air holes and the pitch of two adjacent air holes are changed. It is shown that the proposed photonic crystal fiber has high birefringence up to the order of 10-2 and double-zero dispersion points are at the wavelengths of 1310 nm and 800 rim, simultaneously. At the same time, the normalized power and the extinction ratios of the proposed photonic crystal fiber have been simulated. It is demonstrated that, at the wavelength of 1310 rim, the x-polarized mode and the y-polarized mode are separated when the propagation distance is 2.481 ram.     

Highly birefringent octagonal photonic crystal fibers with two zero-dispersion wavelengths

A new highly birefringent octagonal photonic crystal fiber(Hi-Bi OPCF) with a rectangular array of four elliptical airholes in the fiber core region is proposed and analyzed using the full-vector finite element method with anisotropic perfect match layer absorbing boundaries.Numerical results show that the phase birefringence of the photonic crystal fiber(PCF) reaches 3.43×10-2 at the wavelength of 1 550 nm.Moreover,two zero-dispersion wavelengths are achieved in the visible and near infrared wavelength regions for one polarization state but not in the other.     

一种新型侧漏型光子晶体光纤的研制及其传输特性研究

通过引入椭圆掺锗芯和侧向泄露通道, 提出并研制出一种侧漏型光子晶体光纤(photonic crystal fiber, PCF). 应用结构重构全矢量有限元数值分析法分析了设计结构和实际研制的侧漏型PCF的传输特性. 研制的侧漏型PCF, 在波长1550 nm处基模的平均模场直径为9.275 μm, 与G652标准单模光纤具有很好的适配性, 模式双折射为0.837× 10^-4, 群双折射约为1.508× 10^-4. 基于研制的侧漏型PCF光纤构建了Sagnac干涉仪, 对其群双折射进行了测量. 测量结果表明:当侧漏型PCF光纤达到一定长度时, 在1450–1750 nm波长范围内, 二阶模在光纤中不能成为有效传输模式, 光纤可以实现单模传输; 另外, 研制的侧漏型PCF群双折射实验的测量平均值, 与数值分析结果相符合. 侧向泄露通道的引入, 增强了侧漏型PCF光纤对外界参量变化的敏感性, 提高了其在扭转、弯曲、压力等参量的光纤传感和高性能光纤激光器构建等方面的应用潜能. 关键词： 光子晶体光纤 侧向泄露通道 双折射 Sagnac干涉仪     

中红外高双折射高非线性宽带正常色散As2 S3光子晶体光纤

设计了一种中红外As₂S₃光子晶体光纤,利用多极法研究了这种光纤的双折射、色散和非线性特性.数值研究发现,该光纤在中红外波段λ = 3.625 μm处双折射B高达0.098;其x偏振方向的非线性系数γ_x达到了1.69 m^-1 ·W^-1, y偏振方向的非线性系数γ_y达到了0.78 m^{- 关键词： 光子晶体光纤 中红外波段 双折射 非线性}     

圆芯边孔光纤的应力区和双折射

报道了圆芯边孔光纤(CSF)中应力分布和双折射的研究结果。用有限元法建立了求解圆芯边孔光纤横截面应力和双折射的计算模型,分析了圆芯边孔光纤横截面应力和应力双折射的分布形态,给出了详尽的物理解释。计算结果表明圆芯边孔光纤的横截面上出现应力分量的拉应力区和压应力区,应力区在纤芯附近对称分布,且不同应力区中应力双折射取向不同。应力分量和应力双折射在圆芯边孔光纤横截面上积分为零。圆芯边孔光纤的几何双折射随波长增加而增大,短波长处几何双折射为零,模式双折射等于应力双折射,随着波长增加,模式双折射逐渐偏离纤芯中心处应力双折射而靠近几何双折射,到长波长处模式双折射主要是几何双折射。对于不同材料组成和结构尺寸的圆芯边孔光纤,模式双折射的数值在10-5量级,随波长增加模式双折射先减小后增加。     

Generation of a mid-infrared broadband polarized supercontinuum in As₂Se₃ photonic crystal fibers

A simplified structure of birefringent chalcogenide As 2 Se 3 photonic crystal fiber(PCF) is designed.Properties of birefringence,polarization extinction ratio,chromatic dispersion,nonlinear coefficient,and transmission are studied by using the multipole method,the finite-difference beam propagation method,and the adaptive split-step Fourier method.Considering that the zero dispersion wavelength of our proposed fiber is about 4 μm,we have analysed the mechanism of spectral broadening in PCFs with different pitches in detail,with femtosecond pulses at a wavelength of 4 μm as the pump pulses.Especially,mid-infrared broadband polarized supercontinuums are obtained in a 3-cm PCF with an optimal pitch of 2 μm.Their spectral width at 20 dB reaches up to 12 μm.In the birefringent PCF,we find that the supercontinuum generation changes with the pump alignment angle.Research results show that no coupling between eigenpolarization modes are observed at the maximum average power(i.e.,37 mW),which indicates that the polarization state is well maintained.     

Supercontinuum Generation with High Birefringence SF6 Soft Glass Photonic Crystal Fibers

A kind of high birefringence SF6 soft glass photonic crystal fiber （HBSF6-PCF） is proposed. The properties of birefringence, dispersion, nonlinear coefficient and the transmission characteristics are studied by the multipole method and the adaptive split-step Fourier method. The numerical results show that the birefringence and the nonlinear coefficient reach the orders of 10^-2 and 10^-1, respectively. In addition, the HBSF6-PCFs can generate very smooth supercontinuum spectra when illuminated with femtosecond pulsed light of 1064 nm. It is found that up to 800nm spectral width （evaluated at -5dB from the peak） is achieved. Therefore, the advantage of the HBSF6-PCFs is such that a high birefringence, a high nonlinearity and a smooth supercontinuum are perfectly combined in them.     

Coupling characteristics of high birefringence dual-core As2S3 rectangular lattice photonic crystal fiber

A type of As2S3 chalcogenide glass mid-infrared dual-core photonic crystal fiber has been proposed.The dualcore photonic crystal fiber(PCF) consists of two asymmetric cores.The high polarization property and the coupling characteristics have been studied by using the finite element method and mode coupling theory.Numerical results show that the birefringence at wavelength λ = 10 μm is up to 0.01386 and the coupling length can reach wavelength λ = 5 μm,261 μm and 271.44 μm for x-polarized mode and y-polarized mode,respectively.It demonstrates that a 6.786-mm-long fiber can exhibit an extinction ratio of better than 10 dB and a bandwidth of 180 nm.     

基于受激布里渊散射的波长间隔可变多波长光纤激光器

提出了一个基于自激发受激布里渊散射的波长间隔可变多波长光纤激光器.利用单模光纤中自激发产生的非线性布里渊增益和掺铒光纤的线性增益组成混合增益光纤激光器,从而使光纤激光器在室温下产生稳定的多波长输出.改变双折射光纤环镜滤波器中保偏光纤的长度,可以实现波长间隔可变多波长激光产生,提高了多波长光纤激光器操作的灵活性和实用性.实验实现了波长间隔从0.8 nm至0.076 nm可变的多波长激光产生,波长数随波长间隔减小而增加,间隔为0.08 nm的激光波长数达86.