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.     

1550nm低损耗单模全固态光子带隙光纤研究

全固态光子带隙光纤由于其独特的带隙和色散特性以及易于和传统光纤熔接的优势,引起了国内外研究人员的广泛关注.本文采用等离子体化学气相沉积工艺结合堆叠拉制法制备了全固态光子带隙光纤,并运用频域有限差分法模拟了其损耗和色散特性.该光纤1550 nm处有较低损耗且单模传输,计算得到1550 nm处的有效模场面积和色散分别为191.81μm2和16.418 ps/(km·nm),在测试范围1500—1650 nm内损耗小于0.15 dB/m.结合实验结果,对光纤参数做了进一步模拟优化.     

FTTH用微结构光纤的性能研究

光纤到户对光纤在小弯曲半径条件下的衰减特性提出了更高的要求。微结构光纤可以实现极小弯曲半径的低衰减光信号传输,是小弯曲半径单模光纤技术解决方案的有力竞争者。设计了一种新的微结构光纤,并研制出光纤样品。这种结构的光纤具有非常优良的弯曲特性。其最小弯曲半径可达2mm,1 550nm附加损耗小于0.1dB,并且具有优良的偏振模色散特性,熔接损耗也非常小,其与G.652D单模光纤的熔接损耗为0.12dB。这些特性使其在光纤到户的复杂应用环境中具有明显的应用优势。     

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     

温度可控极高负色散光子晶体光纤的研究

设计了一种温度调控的液晶填充光子晶体光纤,利用有限元法对光子晶体光纤的色散补偿特性进行数值模拟.从理论上分析了各结构参数对光子晶体光纤色散产生的影响,并进行结构参数优化.通过调节液晶折射率,将色散补偿位置精确调节至1 550nm处,负色散峰值为-426 000ps·nm~(-1)·km~(-1),2m长液晶填充光子晶体光纤可以补偿50 000m的标准单模光纤(G652).模拟结果显示,色散补偿波长随填充液晶有效折射率指数发生变化,通过温度调节可以实现1 533nm~1 552nm波长内的定量控制.     

大容量长距离传输用低非线性效应非零色散位移光纤

利用非等温等离子体化学气相沉积 (PCVD)工艺制备了一种适合于大容量高速率长途干线网与城域网的中芯下陷型纤芯结构非零色散位移光纤。该光纤的有效面积大于 95 μm2 ,在 15 5 0nm波段的色散值约为9ps/(nm·km) ,有效的抑制了传输过程中光非线性效应的产生。通过对光纤剖面结构的优化设计 ,光纤的 15 5 0nm处的传输损耗降到约 0 .2 1dB/km ,与传统单模光纤的熔接损耗低于 0 .11dB ,且在直径为 6 0mm圆筒上绕 10 0圈后在 14 6 0nm到 16 2 5nm波长范围所引起的附加弯曲损耗均低于 0 .0 2dB/km。同时 ,该光纤色散斜率低于0 .0 6 5 ps/(nm2 ·km) ,偏振模色散 (PMD)小于 0 .0 5 ps·km-1/2 。此外 ,由于光纤的零色散点移到了 14 30nm以下 ,使波分复用 (WDM)传输在S波段 (14 6 0～ 15 30nm)、C波段 (15 30～ 15 6 5nm)、L(15 6 5～ 16 2 5nm)波段上都兼容。     

支持22个轨道角动量模式的低平坦色散微结构光纤

设计了一种可支持22个轨道角动量(OAM)模式传输的新型微结构光纤,该光纤具有低平坦色散、低损耗等优点,光纤中可支持的各个矢量模式之间有效折射率差值均大于10-4,对应的22个OAM模式都能够在纤芯中稳定传输。在1500~1600nm波段范围内,通过优化包层最内圈两层空气孔的物理参数,该光纤中可支持传输的模式色散均能控制在0~50ps·(nm·km)~(-1)范围内,HE71和EH51模式的色散变化值低于12.8ps·(nm·km)~(-1),其余模式的色散变化范围低于5ps·(nm·km)~(-1)。在1550nm波段处,该光纤所支持的所有模式损耗均低于1.35×10~(-9) dB/m。     

圆形三芯微结构色散补偿光纤的色散特性分析

设计了一种圆形三芯微结构色散补偿光纤,并采用频域有限差分法(FDFD)对其色散特性进行了分析.结果表明:在保持电磁参数不变的情况下,分别变化中心高折射率区半径,第一包层、第二包层层数,第三层、第六层和其它层空气洞的直径或沿水平直径方向相邻空气洞中心点间的距离,都会影响到这种光纤的有效模折射率和色散随波长的变化关系.控制这些几何参数的大小,在1.55μm处,这种光纤的负色散值可以达到-2100 ps/(nm·km),色散曲线的半高全宽可以达到240 nm.所得结果对色散补偿光纤的设计、制作和应用具有一定的指导意义.     

利用光纤激光器光谱边带效应测量光纤色散

基于被动锁模光纤激光器中色散波与孤子波的相瓦干涉产生的光谱边带效应,提出了一种测量单模光纤色散系数的方法.测量了各级边带中心波长的偏移量,利用边带偏移量与腔内总色散之间的关系,得到腔内总色散值.不同长度的同种光纤构成的环形腔,其总色散值不同,它与光纤长度的变化斜率即是待测光纤的色散系数.搭建了被动锁模掺铒光纤激光器平台,在1560 mm波段测量了G.652常规单模光纤的色散系数,实验值为16 ps/(mm·km),与典型值17 ps/(nm·km)符合得很好.     

新型光学聚合物——Topas环烯烃共聚物微结构光纤的设计及特性分析

以新型光学聚合物Topas 环烯烃共聚物（折射率为1.53）为基质,设计了四种微结构聚合物光纤.应用有限元方法对各种光纤在波长0.5—2.0 μm范围内的基模有效折射率、模场面积和数值孔径进行了计算.研究了结构参数对模场分布、单模特性和色散特性的影响.得出了具有极大/小模场面积、无限单模传输和平坦近零色散的光纤结构参数.与石英、聚甲基丙烯酸甲酯基质的微结构光纤相比,该光纤具有更大的数值孔径和较宽的平坦近零色散范围.为光纤的制备提供了理论指导. 关键词： 微结构聚合物光纤 有限元方法 传输特性 Topas 环烯烃共聚物     

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。     

中心下陷的负色散光纤

利用非等温等离子体化学气相沉积成功制得了具有折射率中心下陷的负色散光纤 (RDF)。该光纤在保持较好的抗弯曲性能与偏振模色散的同时 ,有效面积达到 4 5 μm2 ,且在 15 5 0nm处的色散为 - 19.6 5ps/(nm·km) ,色散斜率为 - 0 .132ps/(nm2 ·km)。此外 ,通过优化光纤纤芯各层的掺杂原子浓度 ,在 15 30nm处光纤的氢损降到了0 .0 1dB/km。由负色散光纤与具有超大有效面积的非零色散位移光纤 (ULAF)组成的色散管理光纤对在 15 30nm到16 2 5nm波长范围内的色散斜率小于 0 .0 0 6ps/(nm2 ·km) ,且最大色散值小于 0 .2ps/(nm·km)。同时 ,15 5 0nm波长处的衰耗为 0 .2 2 4dB/km ,且在 15 30nm到 16 2 5nm波段范围内衰耗较为平坦。该色散管理光纤对可以在无需色散补偿模块的前提下应用于大容量高速率的长距离波分复用 (WDM)系统。     

基于增强瑞利反馈的单模窄线宽随机激光器

仿真说明了单模光纤(SMF)中瑞利散射(RS)的机理, 指出纤芯掺杂的不均匀性以及拉丝过程引起的光纤几何尺寸的随机变化是光纤中RS产生的主要原因, 并以此为基础制作了损耗为0.54 dB/km的散射光纤. 在通信波段, 5 km该散射光纤的瑞利背向散射(RBS)强度高于相同长度的SMF-28近5 dB. 在基于RBS单模随机激光器的数值模拟中, 大量的具有随机幅度和相位的纵模在经历不平坦增益的多次放大之后, 只有在增益最大点附近的模式能够克服损耗成为输出模式. 实验中以掺铒光纤作为增益介质, 500 m散射光纤提供随机反馈, 窄带布拉格光纤光栅(FBG)作为波长选择器件, 得到线宽约3.5 kHz、对比度近50 dB的单模激光输出. 与采用相同长度SMF-28的随机激光器相比, 其阈值电流降低了80 mA, 相同抽运条件下的最大输出功率提高了3 dBm. 该单模窄线宽随机激光器的输出波长的调谐特性仅由FBG的中心波长决定.     

矩形晶格高偏振、低损耗铋锗镓光子晶体光纤的结构设计及性能分析

非对称结构光子晶体光纤应用广泛。其良好的偏振特性、灵活的色散调控能力以及低限制损耗品质,对于优化与改善偏振光纤器件、非线性光学光纤、光通信光纤、光纤传感器等性能发挥着关键的作用。选用高折射率铋锗镓激光玻璃为材料,设计了八边形阵列、矩形晶格排列的光子晶体光纤,纤芯缺陷区包层及外包层均为圆形空气孔。模拟实验数据显示,结构参数为M=0.5,0.6时,在波长为1.55 μm处的双折射系数分别为1.16×10?2和1.33×10?2;在近红外波段短波区,矩形晶格结构光子晶体光纤的色散范围分别在±30 ps·nm?1·km?1之间及?18～32 ps·nm?1·km?1之间。色散斜率较低,曲线具有零色散点,展现了良好的连续谱调控能力;在1.00～1.90 μm波段内,当M=0.5,0.6时,光纤限制损耗稳定在10?7～10?9 dB·km?1之间;在1.55 μm处,限制损耗测量值分别为2.32×10?7和1.62×10?8 dB·km?1。     

高速光通信系统中光纤光栅色散补偿研究

通过对光栅制作过程的优化设计，解决了光纤光栅温度稳定性、纹波系数、带宽、偏振模色 散补偿等关键技术，所制作光纤光栅已经达到温度系数小于00005 nm/℃，带宽大于14 nm，纹波系数小于50 ps，色散量超过 -1000 ps/nm的先进水平. 采用琼斯矩阵本征值法较 精确地测量了光栅的偏振模色散，并对其进行了补偿，光纤光栅色散补偿器的偏振模色散由 补偿前的91406 ps改善为补偿后的01521 ps. 在此基础上，成功地建立了一个稳定可靠 、速率为40 Gb/s，传输链路为122 km G 关键词： 高速光通信系统 普通单模光纤 光纤光栅 色散补偿     

一种新的低非线性宽带色散补偿微结构光纤的设计

采用矢量光束传输法对空气孔包层呈正六边形分布的微结构光纤的色散和非线性特性进行了数值模拟。通过分别调节内三层空气孔的直径和包层空气孔节距,设计了一种低非线性宽带色散补偿微结构光纤。该光纤在波长1.55 μm处具有－3 235.8 ps/nm/km的大负色散,可在以1.55 μm为中心的100 nm宽带波长范围对相当于自身长度190倍的普通单模传输光纤进行宽带色散补偿(色散补偿率偏移在0.5%以内),同时该光纤可在此宽带波长范围内保持非线性系数低于5 W^-1·km^-1。     

低损耗宽带近零色散高非线性光子晶体光纤设计

提出了一种兼具低损耗、宽带近零色散和高非线性的光子晶体光纤结构,该结构光纤包层空气孔直径从纤芯向外层方向渐进增加;应用多极法,通过改变包层空气孔间距Λ、各层空气孔直径和空气孔层数N_r,对光子晶体光纤色散、损耗和非线性特性进行分析,获得了各特性随包层结构参数变化的规律,并最终设计出最佳结构参数。计算结果表明,该结构光纤存在3个零色散点,在1.25～1.55 μm较宽的波长范围内,色散值波动小于0.27 ps·nm?1·km?1,色散斜率小于0.008 ps·km?1·nm?2,1.55 μm波长处损耗为0.021 dB/km,在常用的飞秒激光泵浦波长0.8,1.06,1.55 μm处非线性系数分别达到78.6,60.4,38.2 W?1·km?1。     

新型全固态准晶体结构大模场光纤特性研究

大模场单模光纤在高功率激光器、高功率光传输和高灵敏度传感器等领域具有重要意义.设计了一种新型超低损耗大模场单模光纤,包层空气孔由掺氟硅玻璃棒代替,掺氟硅玻璃棒排列呈六重准晶体结构.基于有限元法对光纤的传输特性进行了数值模拟.研究了光纤结构参量变化对模式特性和有效模场面积的影响.结果表明:波长在1064 nm处,有效模场面积高达5197μm2,基模的限制性损耗低于10-5dB/km,解决了大模场与低损耗之间的冲突;在1064—2000 nm波段内,基模与二阶模的限制性损耗相差7个量级,实现单模传输;半径为10 cm时,弯曲损耗小于0.01 dB/m,具有良好的低弯曲损耗特性.此光纤能够提高光纤热损伤阈值,减少接续损耗,全固态结构有效避免了空气孔塌陷,简化制备工艺,对高功率激光传输、光纤激光器和光纤放大器的发展具有重要意义.     

一种新型的基于四孔单元光子晶体光纤的设计与分析

设计了一种基于四孔单元的光子晶体光纤,它可以满足光通信系统中高双折射率、负色散和低限制损耗的要求,比起通常的三角结构光纤有着更高的双折射率,并且结构制作也较简单。采用全矢量有限元法和各项异性完美匹配层法对所设计的光纤进行了仿真研究。仿真结果表明:该光纤在1.55μm波长处可获得10~(-2)数量级的双折射率,在较宽广的波段范围具有大的负色散,限制损耗低于10~(-9)dB/m;该光纤在保偏光纤、单极化单模光纤、色散补偿光纤等方面具有重要的应用。     

宽光谱全正色散锁模掺镱光纤激光器

介绍了一种全正色散宽光谱被动锁模掺镱光纤激光器,利用非线性偏振旋转技术实现全正色散掺镱光纤激光器的被动锁模.当泵浦功率输出为500mW时,激光脉冲输出功率大于139mW,重复频率约为28.1MHz,脉冲宽度为3.8ps.为了进一步研究全正色散光纤激光器的宽光谱输出特性,在腔内熔接50m单模光纤,同时去除双折射滤波片,在泵浦功率为500mW时,观察到稳定锁模单脉冲耗散孤子,光谱范围为1 005~1 140nm,输出激光脉冲最大平均功率为90mW,重复频率为3.58MHz,脉冲宽度为519ps.