高折射率椭圆芯布拉格光纤的偏振特性

应用带完全匹配层边界条件的全矢量有限元方法,分析了高折射率椭圆芯布拉格光纤的偏振特性,详细讨论了光纤结构参量对模式双折射度以及群速度走离的影响,结果发现:高折射率椭圆芯布拉格光纤的模式双折射度可达10-2量级,比传统保偏光纤至少高出一个量级,并且表现出不同于传统保偏光纤的群速度走离特性;在保持较高双折射度的同时,通过合理的结构设计,可在一定的波长处灵活地获得较大的群速度走离或零走离特性,具有重要的潜在应用价值;最后,简要分析了低折射率区域的折射率变化对偏振特性的影响;研究结果有助于设计高性能的微结构保偏光纤。     

A novel design for single-polarization single-mode photonic crystal fiber at 1550 nm

The present paper proposes a novel design for achieving single-polarization single-mode (SPSM) operation at 1550 nm in photonic crystal fiber (PCF), using a rectangular-lattice PCF with two lines of three central air holes enlarged. The proposed PCF composed entirely of silica material is modeled by a full-vector finite element method with anisotropic perfectly matched layers. Simulations show that single-polarization operation within broad wavelength range can be easily realized with the proposed structure. The wideband SPSM operation features, the low confinement losses, and the small effective mode area are the main advantages of the proposed PCF structure. A SPSM-PCF with confinement loss less than 0.1 dB/km within wavelength range from 1370 to 1610 nm and effective mode area about 4.7μm2 at 1550 nm is numerically demonstrated.     

全矢量有限元模型及其在光波导中的应用

为了研究光波导和光子晶体光纤的模式特性和传输特性,从矢量波动方程出发,推导出了各向异性介质中场微分方程复数泛函表达式,利用棱边/节点混合元离散了该泛函,加入了各向异性介质匹配层边界条件,得到关于传播常量的广义特征值方程.以矩形波导为例,对各向异性介质匹配层边界条件的吸收特性进行了研究,得到了基模以及几个高阶模的场分布、色散曲线和损耗曲线.结果表明该方法可靠有效.对正六边形晶格光子晶体光纤进行了分析.数据表明：光纤有效折射率随空气孔直径或波长的增大而减小,但与空气孔圈数无关;光纤限制损耗(confinement loss)随波长增大近似成指数增大,而增加空气孔直径或者空气孔圈数则可使之显著降低.     

Design and analysis of a novel single-mode single-polarization photonic crystal fibre based on polarization-dependent coupling and absorption effect

A novel single-mode single-polarization (SMSP) photonic crystal fibre has been proposed and analysed based on the polarization-dependent coupling and absorption effect via a full-vector finite element method with perfectly matched layers. The numerical results predict that very efficient SMSP operation can be achieved with both high bandwidth and high extinction ratio at low loss penalty. Effects of the fibre structural parameters on the SMSP bandwidth and extinction ratio have been explored, which will provide useful guide for the design and fabrication of the fibre. The results obtained will be instructive for the realization of new SMSP fibres with high performance.     

新型空气孔长方形排列单模单偏振光子晶体光纤的数值模拟

提出了一种空气孔长方形排列的单偏振光子晶体光纤结构，并利用基于棱边/节点混合元的带有完全匹配层吸收边界条件的全矢量有限元方法对该结构进行了分析.对设计思路进行了详细说明.通过优化结构参数在理论上获得了波长在1.38—1.61 μm范围内仅有慢轴模且限制损耗低于0.1 dB/km的单模单偏振操作. 关键词： 光子晶体光纤 单偏振 限制损耗 全矢量有限元方法     

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.     

椭圆形高折射率芯Bragg光纤的偏振和色散特性

应用全矢量有限元方法，分析了椭圆形高折射率芯Bragg光纤的偏振和色散特性，详细讨论了光纤结构参量对模式双折射的影响，结果发现：椭圆形高折射率芯Bragg光纤的模式双折射在10－3量级，比传统保偏光纤高出一个量级，且随波长的增加而单调递增；模式双折射随包层低折射率材料填充比的增加而减小，但与包层周期的变化几乎无关.此外，提高椭圆率或材料间的折射率比可显著增强模式双折射.研究结果有助于设计高性能的一维微结构保偏光纤.