W型单模单偏振光纤隧道效应的模场分析

给出了W型单模单偏振光纤基模模场在截止前,截止时和截止后的具体计算方法,利用基模模场分析了W型单模单偏振光纤隧道效应发生的过程,强弱和方向,得出了W型单模单偏振光纤隧道效应随其基模的截止而显著增强,并且主要集中在椭圆内包层短半轴方向的结论。     

W-型单模单偏振光纤截止基模的能量损耗

给出了一种新的数值计算W型单模单偏振光纤截止基模能量损耗的方法－－区域模场边界条件匹配法。用这种方法分析了截止基模能量损耗与光张结构参数的关系。得出了截止基模能量损耗随椭圆内包层长半轴、短半轴或内包层折射率深度的增加而迅速减小，以及高椭圆度内包层情形下截止基模能量损耗仅由内包层短半轴、内包层折射度和纤芯－外包层相对经差确定的结论；同时得出了截止基模能量损耗与纤芯－外包层相对折射率差的平方根成正比的解析结果。最后将数值计算和实验进行了比较，两者较为一致。     

W型单模单偏振光纤基模截止归一化频率

用数值计算了 W型单模单偏振光纤基模截止归一化频率 ,分析了基模截止归一化频率与光纤结构参数的关系 ,得出了在外包层远离纤芯的情况下 ,基模截止归一化频率仅与内包层折射率深度有关 ,同时给出了其相应的近似函数关系和曲线     

椭圆空气孔微结构光纤限制损耗的分析

以完美匹配层为边界条件,用复有限元法分析了椭圆空气孔三角形微结构光纤中基模的限制损耗.数值结果表明: 当孔间距,空气填充率和空气孔环数增大时,基模的限制损耗减小.从计算结果还可以得出:限制损耗与基模的偏振有关,随着孔间距,空气填充率和孔的椭圆率的增大,y偏振模与x偏振模的限制损耗比也增大.最后,提出了两种可实现光单偏振,单模传输的高非线性微结构光纤. 关键词： 微结构光纤 限制损耗 复有限元法 完美匹配层     

单模双包层光纤之间的耦合

本文求得了单模双包层光纤之间耦合系数精确的解析表达式.计算了上升内包层、匹配包层和凹陷内包层光纤耦合系数随归一化频率V的关系曲线.也给出了不同V值的耦合系数随归一化距离(D/α)的关系曲线.该公式不但能够计算x偏振模的耦合系数,而且也能计算y偏振模的耦合系数.它可用于分析折射率差较大的光纤之间能量耦合以及耦合器的偏振特性.     

单模光纤折射率分布对偏振模色散的影响

利用将任意非圆柱等效为椭圆的方法分析和计算了单模光纤中包层和芯层折射率分布不同心导致的偏振模色散，得到了两个偏振模式的传输常数差△β和偏振模色散△τ与偏心比、入射光的波长、芯层半径、相对折射率差的关系曲线，为实践中昼减小单模光纤的偏振模色散提供理论上的指导。与椭圆度引起的偏振模色散相比，不同心引起的偏振模色散具有相同的数量级。     

单偏振单模聚合物光子晶体光纤设计

 设计了一种聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基的单偏振单模(SPSM)微结构聚合物光纤(MPOF)。利用全矢量有限元法和光束传播法相结合分析了这种光纤的偏振特性和约束损耗。通过优化光纤结构参数,发现在0.51 μm～0.62 μm的可见光波长范围,由于基模两个正交偏振模的截止波长不同,这种微结构聚合物光纤只能传输基模中的一个偏振模,从而实现单偏振单模运转。该11圈圆空气孔六角排列光纤结构的传导偏振模在0.57 μm波长处约束损耗仅为1.13 dB/m,这种低损耗的单偏振单模微结构聚合物光纤可有效消除传统保偏光纤固有的偏振串扰和偏振模色散。     

单偏振单模微结构聚合物光纤理论设计

采用全矢量有限元法并结合完美匹配边界条件,得到了一种新型结构的单偏振单模微结构光纤,以聚合物聚甲基丙烯酸甲酯为基材,对其偏振模场、快轴模和慢轴模截至波长和约束损耗进行了研究.结果发现,通过改变光纤结构参量,可以使光纤基模两个正交偏振态截止波长不同,光纤中只能传输基模的一个偏振态（慢轴模）.若调整光纤单偏振单模工作区在聚合物光纤通信窗口650 nm附近,该光纤传输慢轴模的约束损耗低于0.05 dB/m.     

椭圆芯非六角对称高双折射聚合物PCFs

采用全矢量平面波展开法,以聚合物PMMA为基材,研究了椭圆芯非六角对称聚合物光子晶体光纤（Photonic Crystal Fibers,PCFs）的传输模场和偏振特性,从理论上分析了其模式双折射和光纤结构参量的关系.研究结果表明,该PCFs基模的两个正交偏振态不再简并,模场呈现明显的椭圆并具有较强的线偏振特性；另外,该光纤的模式双折射强烈地依赖于光纤的结构参量,通过适当调节光纤的相对孔间距比,有望在给定波长范围内实现更高双折射单模运行.     

一种四排短轴渐减椭圆空气孔阵列的单模单偏振光子晶体光纤

提出了一种新型的四排短轴渐减椭圆空气孔阵列的单模单偏振光子晶体光纤结构,并以完美匹配层为边界条件采用全矢量有限元方法研究了该光纤的各种特性及其各种参量随入射波长变化规律.研究表明,提出的光子晶体光纤结构是实现更宽带宽、色散平坦、单模单偏振运用的有效方案;在入射光波长为1.550μm时,单模单偏振光子晶体光纤的模式双折射...     

空气孔辅助光纤的模式截止

光纤的截止波长是光纤设计的重要参量之一。利用全矢量正交函数模型对空气孔辅助光纤的模式截止特性进行了讨论。分析表明：由于光纤包层中存在空气孔,即使不考虑材料色散,包层的有效折射率也与波长有关;包层有效折射率由包层中空气孔的大小和波长决定,与芯子的掺杂浓度无关。在所研究的波长范围之内,与传统的w型光纤类似,在包层中空气孔的相对尺寸d／Λ较大时出现了基模截止现象。d／Λ从0．2到0．9变化时,光纤的各阶模式的截止波长都随之减小;各阶模式的截止波长随d／Λ变化曲线的斜率随模式阶次的升高而降低。     

An analytical study of a doubly clad compressed ellipse optical waveguide

Using an analytical method based on boundary matching technique, the modal behavior and cutoff frequencies of a compressed ellipse doubly clad optical waveguide is studied. The proposed waveguide consists of a core region of higher refractive index with two cladding regions: one is inner cladding and the other is outer cladding. We take appropriate orthogonal coordinates for the proposed structure and impose the boundary conditions to obtain the characteristic equation. The effect of the width of inner cladding layer on the dispersion characteristic is observed. It is found that the width of inner cladding is able to tailor the dispersion characteristic and cutoff condition of the waveguide up to a certain limit.     

W型色散光纤带通滤波特性的研究

结合色散光纤在线滤波和W型光纤的长波长截止性能,研究了W型色散光纤的带通滤波特性.选取SiO2作为纤芯,一定掺杂浓度的SiO2-F和SiO2-B2O3分别作为内外包层,经过设计,实现了带通滤波功能.通过有限元法仿真及数值计算,得出了基模的能量损耗谱及通带内外各个波长处的横截面能量分布图,其截止波长和带宽可以通过控制掺杂...     

隧道再生四有源区大功率半导体激光器

利用隧道再生原理实现半导体激光器在低注入电流下的高光功率输出。通过传输矩阵法对隧道再生四有源区光耦合半导体激光器的模式特性进行了理论分析,指出器件的激射模式应为TE3,且存在最优的内限制层厚度。利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)外延法生长了内限制层厚度分别为0.3μm、0.5μm和0.7μm的器件。内限制层厚度等于0.5μm的器件的P-I特性最好,腔面未镀膜时,在2 A的注入电流下其光输出功率大于5 W,P/I斜率达2.74 W/A。结果表明,为了得到尽可能高的光输出功率,需要合理地设计隧道再生多有源区激光器的内限制层厚度。     

10-W cladding-pumped fiber laser with single transverse mode output

A Yb-doped double-clad fiber laser is demonstrated with a measured power output of 10.6 W and a fundamental spatial mode. The optical-to-optical conversion efficiency is 44% and the slope efficiency is 86% closed to quantum efficiency of optical conversion. In our laser system, a D-shape (340 μm/400 μm) inner cladding Yb-doped fiber is used as the gain material within the Fabry-Perot cavity. Multimode diode pump radiation is injected into the cladding through an end facet of the composite fiber.     

左手材料纤芯双包层光纤的传输特性

对纤芯为左手材料,内包层和外包层都为右手材料的双包层光纤进行了分析.在弱导情况下,且不考虑介质损耗,由亥姆霍兹方程出发,得到了HE、EH、TE和TM导模的色散方程,并在远离截止条件下,对其进行简化.所有的TE和TM模都是简并的.分别讨论了内包层折射率和厚度对该左手材料光纤最低阶导模的影响,画出了各自的色散曲线,并和右手材料光纤导模相应色散曲线进行了比较,发现左手材料光纤的低阶导模具有反常的色散特性.     

Investigation on characteristics of W-type fiber with an inner cladding made of negative refractive index materials

A doubly clad optical fiber with an inner cladding made of negative refractive index material was proposed and the modes distribution, dispersion and time delay were investigated by fully vectorial numerical method. The results indicate that HE₁₂ mode can be operated as a single mode, the cut-off frequency of modes shifts to low normalized frequency with increasing thickness of inner cladding made of negative index materials, large negative dispersion and time delay can be obtained and tailored by the inner cladding. These results provide theoretical basis for designing novel fibers or optical devices.