光子带隙光纤的可调谐泄漏损耗特性的研究

通过向折射率引导型光子晶体光纤的空气孔中填充可调的高折射率的材料可以获得带隙可调的光子带隙光纤.本文采用矢量平面波展开法与矢量有限元法对可调光子带隙光纤的泄漏损耗特性进行了理论研究.研究表明，这种可调光子带隙光纤的光子带隙效应使其泄漏损耗与填充材料的折射率有很强的依赖关系，同时给出了光子带隙光纤的泄漏损耗和群速度色散与归一化波长的关系.     

FCC结构胶体光子晶体的制备及其带隙特性测量

基于对光纤传输特性和胶体光子晶体制备方法的研究,提出了用外加电场控制的方法制备光子带隙位于通讯波段的FCC结构的胶体光子晶体,并用光纤系统测试胶体光子晶体的带隙特性.采用RSOFT模拟了胶体光子晶体的带隙,分析了带隙位于通讯波段时所需的胶体微球的基本参量(微球折射率和直径).采用自组装的方法,用步进电机控制玻璃基片向上的拉升速率.速率为5 μm/s,同时外加一电场.用扫描电镜观测胶体晶体的表面形貌,并设计了单模光纤系统测量胶体光子晶体的带隙特性.测试的透射谱线表明胶体光子晶体的带隙中心波长为1552 nm.测试结果和模拟结果具有很好的一致性,误差只有2 nm.     

基于高折射率断环结构的全固光子带隙光纤的设计

设计了基于断环结构的全固光子带隙光纤,其背景材料为熔石英而断环结构由若干掺杂的高折射率介质柱构成.基于平面波展开法计算得到的态密度图和Bloch模场分布表明,该种光纤中的一个高阶带隙可以得到调节并被极大展宽,带隙调节的基本原理是断环可以同时控制包层介质柱的线偏振模式的角向和径向模式阶数.研究表明,断环中的介质柱数目决定了受影响最小的一组线偏振模式的最高角向阶数,而带隙宽度受介质柱尺寸影响很大.这一宽的高阶带隙可以用来设计带隙中心分别在800和1550 nm、带宽分别为488和944 nm的全固光子带隙光纤 关键词： 全固光子带隙光纤 光子带隙 光纤设计 平面波展开法     

全固态光子带隙光纤中实现光谱可控的大功率超连续谱输出

目前产生超连续谱大多采用全内反射光子晶体光纤,光谱宽度达两个倍频程,但无法对其位置和宽度进行主动控制。全固态光子带隙光纤的带隙效应具有光谱滤波功能,通过设计全固态光子带隙光纤的带隙和带隙内色散特性,可产生特定范围内的超连续谱输出,同时色散特性受纤芯直径影响很小,有利于光谱可控的大功率超连续谱产生。根据1.064μm的抽运脉冲激光的需要,设计了全固态光子带隙光纤,并计算了第一带隙内的色散、损耗及非线性系数等参数。通过与波长有关的损耗将带隙效应引入到广义非线性薛定谔方程中,模拟了飞秒脉冲在全固态光子带隙光纤中传输的时域和频谱演化,得到带隙内超连续谱输出。比较了在有无带隙的情况下,飞秒脉冲的时域和频谱在带隙光纤中随传输距离的演化,分析了带隙效应对超连续谱产生的影响。     

传输可见光的空芯光子带隙光纤的研究

利用全矢量平面波展开法(FVPWM)对采用改进的两次堆积法制备的空芯光子带隙光纤进行了数值模拟.在特定传播常数β下,光纤在500—1000 nm的波段内出现多条宽窄不同的有效光子带隙.依据有效折射率的不同,部分带隙中的空气-导模将以不同的形式存在.经过实验测试,发现测得的带隙位置相对于模拟结果向短波段发生了较明显的移动,主要原因被认为是光纤结构的纵向不均匀性和包层节点处间隙孔的存在. 关键词： 空芯光子带隙光纤 全矢量平面波展开法 有效光子带隙 空气-导模     

全固光子带隙光纤产生超连续谱

首次研制出一种第一带隙从～450nm到900 nm的新型全固态光子带隙光纤,结构如图1(a).包层中掺锗玻璃线外面围有一层掺氟玻璃环,这种设计可以增强对传导光的限制,并提高弯曲特性.     

空芯光子晶体光纤表面模损耗控制的研究

本文研究了纤芯结构对空芯光子晶体光纤光子带隙和传输损耗的影响,得到了适合光纤制备工艺的纤芯结构．首先利用平面波展开法计算了一定占空比三角形结构的空芯光子晶体光纤的带隙结构,给出了在传输波长λ=1．55μm时光纤的结构参数值,并模拟了纤芯直径对带隙位置和大小的影响,得出纤芯直径的取值范围,通过分析泄露损耗特性得出纤芯壁厚的取值．然后根据分析结果设计出了光纤端面图,运用全矢量有限元法模拟出在不同纤芯直径的情况下的模场分布,通过对比分析得出光纤的最佳纤芯半径R为1．6以-1．75A．研究结果表明,选择合适的纤芯结构既能满足空芯光子晶体光纤的光子带隙和损耗特征,又可以适当降低光纤制备工艺的难度．     

一种与标准单模光纤高适配的低弯曲损耗光子晶体光纤

设计并研制出一种与普通单模光纤高适配的低弯曲损耗光子晶体光纤. 结构采用光纤预制棒制作工艺上易于实现的掺锗芯六孔结构. 应用间接测量方法, 对其模式、弯曲及色散特性进行了系统的评估. 在波长1550 nm处研制光纤的模场面积为79.26 μm², 色散为21.7 ps·km^-1·nm^-1, 模场面积和色散特性与标准单模光纤具有高的适配性. 在光纤弯曲半径为5 mm时, 在波长1550 nm处的弯曲损耗为0.0365 dB/圈, 小于G.657B的弯曲损耗0.5 dB/圈. 研究成果为光纤到户用低弯曲损耗光纤的实用化奠定了良好的基础. 关键词： 光子晶体光纤 低弯曲损耗 光纤到户 高适配性     

中心外缺陷对带隙型光子晶体光纤色散特性的影响

利用时域有限差分法(FDTD)模拟仿真了在中心缺陷外出现点缺陷、空气柱位错和内层空气柱发生形变三种缺陷形态对光子带隙型光子晶体光纤(PBG-PCF)色散特性的影响.发现一方面缺陷的出现会使色散曲线趋于平坦,另一方面点缺陷和位错缺陷的出现会使零色散点向长波移动,内层空气柱的形变使零色散点向短波长移动.这对PBG-PCF的实际生产实践会有指导意义. 关键词： 带隙型光子晶体光纤 时域有限差分法 缺陷态 色散     

太赫兹双空芯光纤定向耦合器

设计了一种低损耗太赫兹双芯光子带隙光纤定向耦合器.采用全矢量有限元法对光纤的耦合特性、损耗和色散进行了理论分析.结果表明,这种光纤定向耦合器在1.55-1.80 THz范围内耦合长度小于1.8 cm,能够实现0.07THz范围内窄带耦合,且其损耗系数低于0.02 cm-1.这种耦合器将在太赫兹窄带滤波、波分复用、开关和偏振分离等技术中有潜在应用价值.     

Investigation of all-solid photonic bandgap fiber with low losses in low-order bandgaps

We report synoptically an investigation of design, fabrication and characterization of a new all-solid photonic bandgap fiber. By introducing an index depressed layer around a high index core in every unit cell of photonic crystal cladding, a novel all-solid bandgap fiber is predicted to obtain low confinement and bend losses within low-order bandgaps. After optimizing the structure parameters, we fabricate a batch of rods used for cladding cells, select a pure-silica rod for core cell and an inner-hexagonal jacket tube. We demonstrate an all-solid bandgap fiber with the transmission loss as low as 2 dB/km at 1,310 nm and a bandwidth of over 700 nm within the first bandgap. The guiding properties are also measured, respectively, such as transmission spectrum, attenuation spectrum, bend loss, mode field intensity profile, and chromatic dispersion.     

Low-loss all-solid photonic bandgap fiber

We report the fabrication and characterization of a new type all-solid photonic bandgap fiber. By introducing an index depressed layer around the high-index rod in the unit cell of photonic crystal cladding, transmission loss as low as 2 dB/km within the first bandgap is realized for the all-solid photonic bandgap fiber with a bandwidth of over 700 nm. The bend loss experiment shows that the photonic bandgap fiber is much less bend sensitive than single-mode fiber.     

Pulse shortening and quality improvement based on spectral filtering in a stretched-pulse mode-locked fiber laser with large third-order dispersion

We demonstrate a passively mode-locked ring fiber laser operating in the stretched-pulse regime. The ring cavity model is constructed with standard single-mode fiber and dispersion delay line for dispersion management. Here, all-solid Yb-doped photonic bandgap fiber is used as the dispersion delay line and provides laser gain simultaneously. As the all-solid Yb-doped photonic bandgap fiber has large third-order dispersion, it is necessary to study its impact on the stretched-pulse operation. The presence of the third-order dispersion reduces pulse quality because of the relatively small group velocity dispersion. To improve the pulse quality, a spectral filter is employed in the model. The simulation results show that spectral filtering could improve the pulse quality and shorten the pulse duration. Meanwhile, the optimum filter bandwidth is studied.     

全固双层芯色散补偿光子晶体光纤的研究与设计

为了补偿光纤色散对高速信号传输的限制,提出一种全固双层芯色散补偿光子晶体光纤.首先对该光纤模式耦合特性进行理论分析,然后利用多极法进行模拟计算,得到该光纤包层结构参数与色散值以及相位匹配波长之间的关系,并对其规律进行研究.通过优化光纤结构参数,得到在1 550nm处,色散值达到-32 620ps/(nm·km)、损耗为0.29dB/km、与标准单模光纤的熔接损耗为4.77dB的色散补偿光纤.该光纤可补偿1 910多倍长度的SMF-28单模光纤的色散,补偿能力远大于常规色散补偿光纤.与空气孔-石英结构色散补偿光子晶体光纤相比,全固色散补偿光子晶体光纤具有易制备、易与传统通信光纤熔接等优点.     

Fabrication of all-solid photonic bandgap fiber coupler

We report the fabrication of a tunable all-solid photonic bandgap fiber coupler based on the side-polishing technique. This device is believed to be the first demonstration of a photonic bandgap fiber coupler to eliminate the contamination of the open air holes. By adjusting the length of the interaction section, the tunable coupling ratio as much as 92.5% at 1550 nm is achieved. The investigation of the spectrum properties shows that the coupler has excellent tunability properties, for which the coupling ratio can be smoothly and continuously controlled.     

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。     

全固态光子带隙光纤第1带隙内模场分布特性

利用多极法计算了全固态光子带隙光纤第1带隙内不同波长处的基模模场分布,得到2维归一化光强分布特性.由于该光纤具有三角形(C<,6v>)的对称结构,影响了光纤内的模场分布,为此计算了该结构两个具有代表性的方向上的模场分布,分析了带隙内两个不同的结构方向上的模场分布特性.结果表明.在长波长区域,两个方向上的模场半径并不相等,但都随波长的增加而减小,其变化规律与全内反射导光的光纤不同.     

Supercontinuum generation in all-solid photonic crystal fiber with low index core

In this paper we report on the fabrication and characterization of an all-solid photonic band gap fiber with high contrast and low index core. The fiber cladding is composed of high index lead-silicate rods while borosilicate NC21 glass is used as a background glass. A 70 nm wide photonic band gap at 875 nm central wavelength is experimentally identified and compared with a numerical model. We also present a novel method for photonic band gap measurement using a femtosecond pulsed laser. The method is verified against standard one and discussed.