Optical and mechanical properties of hollow-core fibers with cobweb cladding structure

This paper explores the possibility of realizing a hollow-core optical fiber, whose cladding is composed of cylindrical alternating layers of air and high-index material with supporting structure. The optical properties and the design criteria of the proposed fiber are evaluated by the compact two-dimensional (2D) finite-difference time-domain (FDTD) method. In particular, the influence of the number and width of supporting strips on the leakage loss of the fiber is investigated. Furthermore, the mechanical performances of the fiber are estimated by finite-element method, confirming that hollow-core fibers with a reasonable size and number of supporting strips are reliable.     

全光纤模式转换器的设计及优化

提出了一种新型全光纤LP02模宽带模式转换器.基于模式匹配原理采用双芯光纤设计,利用LP11模作为中间过渡模式,实现了宽带模式转换.运用光束传播法和模式耦合理论分析了光纤参量对有效折射率的影响,选择合适的光纤参量实现了模式匹配,分析了纤芯距离等参量对模式转换效率和带宽的影响,对比相同光纤参量下,直接和间接模式转换方法,数值模拟表明,采用间接法能够有效提高模式转换带宽,当要求转换效率大于80%时,这种模式转换器带宽能够达到121nm.     

双层孔大模场微结构光纤的模式特性分析

本文分析一种由两层低折射率孔组成的大模场光纤的模式特性.采用多极法和有限元方法数值计算并分析了内层孔与外层孔尺寸变化对光纤基模与高阶模的束缚损耗与弯曲损耗的影响,设计获得了一种具有较高的高阶模和基模损耗比同时允许一定程度弯曲的大模场光纤.结果表明:当内层孔直径为34 μm,外层孔直径为24 μm时,其基模束缚损耗为0.000 17 dB/m,而高阶模束缚损耗为1.39 dB/m;光纤的基模模场面积为2 150.9 μm²,当弯曲半径为1.2 m时,弯曲损耗为0.106 dB/m.     

低串扰低弯曲损耗环形芯少模多芯光纤的设计

针对少模多芯光纤中存在的纤芯内模式间的耦合及芯间模式耦合等问题,提出一种阶跃型环形芯组成的7芯结构光纤,每个纤芯可支持5个模式.各纤芯具有一个中心低折射率区域和一个高折射率环,保证纤芯内模式间均具有较大的折射率差,从而减小模式间耦合问题.运用有限元法模拟分析了中心纤芯和外纤芯的弯曲损耗、模式间的串扰特性及纤芯参数对串扰性能的影响.数据模拟结果表明,当波长为1.55μm,这种多芯光纤在弯曲半径为50 mm时,弯曲损耗远低于光纤衰减损耗,且纤芯中5个模式的相邻纤芯之间串扰均小于-20 dB/100 km,因而这种多芯光纤在小弯曲半径下仍可实现纤芯间独立的长距离信息传输.     

两种复周期调制品格中孤子的开关特性分析

对提出的两种复周期Kerr非线性调制光晶格中的孤子开关特性进行了研究,并与单周期余弦型调制品格的情形进行了比较.通过数值模拟,分析了3种不同模型对孤子脉冲能量的保持情况,以及注入相同孤子脉冲时,脉冲被品格俘获前可穿越的晶格通道的数量.研究发现,当注入脉冲的能量范围相同时,3种模型中孤子的开关通道数有较大差别;而在穿越通道数相同的情况下,开关效应的响应时间却不相同.     

基于高折射率液体填充的花瓣形微结构光纤可调滤模特性

提出一种新型的可调滤模光纤结构,利用纤芯模式与微结构包层形成的超模群之间的耦合实现选择性滤模,采用花瓣形包层结构使包层中传输的模式更容易产生高的泄漏损耗;提出以液体填充包层介质柱,使包层形成的超模群有效折射率区间可以通过环境温度来调节,从而达到可调选择性滤模目的.利用液体柱的LP11模所形成的超模群,有效增大了其工作带宽和温度调谐范围.数值模拟结果表明,采用长度仅为71.4 mm的滤模光纤,可以使特定的抑制模式损耗达到20 dB以上,而其他模式损耗均在1 dB以下.提出的光纤可以在少模光纤传输系统中作为滤模器使用,以降低模式转换器、复用器/解复用器以及光开关和光路由等的模式串扰.     

色散媒质中的理想匹配层吸收边界及其误差分析

根据色散媒质的性质及电磁波在不同媒质交界面上的反射的机理，证明并分析了在理想匹配层吸收边界中引入色散可实现有效吸收入射到吸收边界上的电磁波，从而达到减少时域有限差分法计算区域和计算误差的目的。     

微结构芯大模场平顶光纤及其传输特性分析

通过在纤芯引入非均匀分布的高折射率介质柱, 获得了大模场面积、平顶型模场分布的新型微结构光纤. 运用数值仿真, 分析了光纤在不同的结构参数下的模场面积、基模模场分布等特性. 研究结果表明: 通过合理设计光纤的包层和纤芯参数, 可以实现有效的平顶模场分布. 在工作波长为1064nm时, 平顶光纤的基模模场面积可以达到1655μm². 关键词： 大模场面积 平顶光纤 微结构芯 数值仿真     

基于Liao氏吸收边界条件的四阶FDTD算法

建立了在空间上用四阶差分的时域有限差分法的 Liao氏吸收边界,证明了四阶差分具有比二阶差分更小的数值色散.空间上用四阶差分的时域差分法将有助于人们对尺寸较大的物体如光纤等光波导的数值分析.     

双层孔大模场微结构光纤的模式特性分析

本文分析一种由两层低折射率孔组成的大模场光纤的模式特性,采用多极法和有限元方法数值计算并分析了内层孔与外层孔尺寸变化对光纤基模与高阶模的束缚损耗与弯曲损耗的影响,设计获得了一种具有较高的高阶模和基模损耗比同时允许一定程度弯曲的大模场光纤,结果表明:当内层孔直径为34μm,外层孔直径为24 μm时,其基模束缚损耗为0.00017 dB m,而高阶模束缚损耗为1.39 dB/m;光纤的基模模场面积为2450.9μm2,当弯曲半径为1.2m 时,弯曲损耗为0.106 dB/m.