方形和三角形格点分布渐变空气孔微结构光纤的色散特性比较

运用时域有限差分法计算了方形和三角形格点分布的渐变微结构光纤的色散曲线,并对它们的色散特性进行了比较.结果表明:这两种渐变微结构光纤的色散对最内层空气孔的直径的依赖性都比较高;在孔间距为2.0 μm～3.0 μm范围内,不同参数条件下,方形格点分布的渐变微结构光纤的色散曲线比较相似,空气孔间距、最内层空气孔的直径和直径递增量对它影响较小,且能在比较宽的波长范围(1.2 μm～1.8 μm)内保持平坦;而三角形格点分布的渐变微结构光纤对空气孔间距、最内层空气孔的直径和直径递增量都比较敏感,不同参数条件下它的色散曲线变化较大.     

光纤模场分布的特性

基于MATLAB语言编程,数值模拟了单模光纤LP01模场光强度与归一化半径之间的分布特性,计算结果显示随着归一化工作频率的逐渐增大,单模光纤LP01模的模场更加集中于纤芯.研究结论为单模光纤的应用提供参考.     

熔拉和腐蚀单模阶跃光纤的模场分析

考虑到包层厚度和包层外介质的影响 ,在单模光纤的高斯近似理论基础上 ,导出了单模阶跃光纤模场半径方程 ,并就光纤在传感等领域应用中常见的熔拉和腐蚀处理两种情况 ,进行了相应的数值计算 ,给出了近似解析解。引入特性转换点 ,对模场特性作了分析。     

光子晶体光纤带隙及模场的一种综合模拟分析方法

提出直接由MATLAB读入光纤端面图实现复杂结构光子晶体光纤(PCF)模型的快速建立,并综合平面波法(PWM)和频域有限差分(FDFD)法,模拟分析带隙型光子晶体光纤(PBG-PCF)的带隙和模场分布.利用PWM计算得到了在PBG-PCF中传输的光波频率及模式有效折射率范围;基于FDFD法在给定波长及模式有效折射率范围情况下,模拟得到了PBG-PCF中可能存在的模场分布及其他特性.以市售的PBG-PCF为例,验证了数值模拟的正确性,随后系统地分析了结构参数(晶格结构、"原子"占有率、背景材料折射率及"原子 关键词： 光子晶体光纤(PCF) 光子带隙(PBG) 平面波法(PWM) 频域有限差分法(FDFD)     

Wu-King 加载偶极天线的FDTD分析

 用时域有限差分法分析了高斯脉冲激励的Wu-King加载偶极天线的特性。给出了天线周围空间瞬态场的变化情况及天线上的电流波形,这种形象化的结果为加载脉冲辐射天线的设计和改进提供了直观的物理依据。通过时域远近场变换,得到了天线脉冲辐射远场。计算并给出了描述脉冲辐射器性能的时域参数：保真度和能量方向图。     

Wu-King 加载偶极天线的FDTD分析

用时域有限差分法分析了高斯脉冲激励的Wu-King加载偶极天线的特性。给出了天线周围空间瞬态场的变化情况及天线上的电流波形,这种形象化的结果为加载脉冲辐射天线的设计和改进提供了直观的物理依据。通过时域远近场变换,得到了天线脉冲辐射远场。计算并给出了描述脉冲辐射器性能的时域参数：保真度和能量方向图。     

掺Yb3+双包层大模场面积光纤锁模激光器

报道了一种结构简单、运转稳定并可以输出高脉冲能量的被动锁模光纤激光器.激光器的增益介质为掺Yb3 双包层大模场面积光纤,具有非常低的非线性系数.利用非线性偏振旋转效应和半导体可饱和吸收镜结合实现自启动锁模,获得了平均功率为160 mW、重复频率为55.9 MHz(对应于3 nJ的单脉冲能量)、脉冲宽度为10.6 ps的激光脉冲输出.     

测量单模光纤模场直径的一种新方法

本文根据单模光纤模场直径的横向位移定义,提出了一种测量模场直径的新方法——远场高斯掩模匹配法.讨论了几种测量及数据处理方法.最后给出了初步的实验结果.     

大模场面积光子晶体光纤耗散孤子锁模激光器

研制了一种基于掺Yb3+的双包层大模场面积偏振光子晶体光纤的耗散孤子锁模激光器.利用数值模拟分析了光纤激光器中耗散孤子动力学过程,与全正色散锁模激光器相比,脉冲窄化机理更加丰富,半导体可饱和吸收镜(SESAM)的非线性吸收,啁啾脉冲的光谱滤波以及光纤的增益色散同时起作用,这些因素使耗散孤子锁模更加容易实现,并且稳定运行.其中,光谱滤波的耗散过程是稳定锁模机制的主导因素,滤波片能够在频域和时域同时窄化脉冲,并且去除脉冲啁啾,限制脉冲在腔内始终小于1ps.在实验上实现了无色散补偿腔中直接输出脉冲宽度777fs,最高平均功率达到1W,重复频率48·27MHz,对应单脉冲能量20nJ的飞秒激光.     

基于拉锥结构的全光纤型内窥OCT探针研究

本文报道了一种基于拉锥结构的全光纤型内窥光学相干层析成像探针. 基于大纤芯多模光纤的低光束发散特性, 使用大纤芯多模光纤代替透镜作为成像元件, 并在单模光纤与大纤芯多模光纤之间引入过渡拉锥段以减少插入损耗. 首先利用光学仿真软件(Rsoft)确定探针的最佳结构, 然后通过拉锥、切割以及熔接工艺实现探针制作, 并对探针的出射光束特性与插入损耗进行测量, 最后将该探针与扫频光学相干层析成像主系统联机, 对人体指尖皮肤及鸡气管壁组织进行成像. 该探针直径为250 μm, 不锈钢保护管外径为325 μm, 硬端长度1 cm, 插入损耗约为0.3 dB, 空气中有效成像范围达800 μm. 该探针为内窥光学相干层析成像技术在心血管疾病的应用提供了高紧凑度、高传输效率与高灵活性的选择.     

微米级锥形光纤的近场光镊

分别从理论和实验上分析了光纤表面倏逝场强度的分布(z=10 nm, 100 nm, 500 nm,1 000 nm),研究了微米级光纤光镊对微球的操纵。实验中把直径为125 m的普通单模光纤拉制成锥腰直径为2 m的锥形光纤。当光纤通光时,在光纤锥区倏逝场的作用下,直径3 m的聚苯乙烯微球保持平衡状态,并且光纤附近的微球被吸引到光纤表面,以5.3 m /s的速度沿着光束的传播方向运动。这个实验不仅实现了对微球的成功捕获,而且验证了光纤光镊的力学作用。光纤光镊对微球的无接触、无损伤操纵,将在生物传感领域有潜在的应用。     

单模双折射光纤弯曲传输损耗的研究

利用检测单模双折射光纤弯曲传输损耗装置测绘了光纤的弯曲损耗图及光纤弯曲传输模式图．实验结果表明入纤光角度相同时，由于光纤弯部的曲率半径不同产生的弯曲损耗不同，而模式场分布与光纤弯曲无关．     

锥形空心银波导的聚焦特性

利用时域有限差分(FDTD)方法数值演示了一种能光学引导和聚焦激光的锥形空心银波导,数值模拟结果表明这种锥形空心银波导能把激光聚焦成一个极小的、直径只有1 μm、强度高度局域性的光斑.对锥形波导能光学引导和聚焦激光的物理机理作了分析和探索,并进一步探讨了激光倾斜入射、波导几何结构对锥形波导聚焦特性造成的影响,这些研究结果对于锥形光学的应用、快点火或产生高能带电粒子中锥靶结构的最佳设计具有重要的参考价值. 关键词： 锥形波导 聚焦特性 时域有限差分     

1 550 nm单模锥形光纤模场的演化特性

根据光纤模式传输理论,结合单模锥形光纤的结构,使用有限差分光束传播法(FD-BPM)仿真了1 550 nm波长下光纤模式的传输,分析包层内模场和纤芯内模场之间的相互影响。仿真结果表明:因为包层模的存在,随着包层内模式数的减少和纤芯对模场约束状态的变化,锥形光纤纤芯内不同区域模场分布变化明显,模场的均方根宽度在不同区域有不同程度的起伏。通过数值计算得到了光纤内模场能量的分布,发现因为包层模的存在,纤芯内模场能量减小速度比没有包层模时的速度要慢。     

1 550 nm单模锥形光纤模场的演化特性

根据光纤模式传输理论,结合单模锥形光纤的结构,使用有限差分光束传播法(FD-BPM)仿真了1 550 nm波长下光纤模式的传输,分析包层内模场和纤芯内模场之间的相互影响。仿真结果表明：因为包层模的存在,随着包层内模式数的减少和纤芯对模场约束状态的变化,锥形光纤纤芯内不同区域模场分布变化明显,模场的均方根宽度在不同区域有不同程度的起伏。通过数值计算得到了光纤内模场能量的分布,发现因为包层模的存在,纤芯内模场能量减小速度比没有包层模时的速度要慢。     

胶体晶体微结构光纤传输特性研究

介绍了胶体晶体微结构光纤的结构, 采用时域有限差分法研究了微结构胶体晶体光纤的传输特性. 建立了该结构的FDTD模型, 计算了其透射谱和不同波长的传输场分布. 搭建了光学系统, 测量了实验制备的胶体晶体微结构光纤的透射谱, 并将其与模拟所得透射谱进行比较, 具有良好的一致性. 胶体晶体微结构光纤的传输场分布结果表明, 胶体晶体在不同波长下改变光纤传输场分布.     

胶体晶体微结构光纤传输特性研究

介绍了胶体晶体微结构光纤的结构, 采用时域有限差分法研究了微结构胶体晶体光纤的传输特性. 建立了该结构的FDTD模型, 计算了其透射谱和不同波长的传输场分布. 搭建了光学系统, 测量了实验制备的胶体晶体微结构光纤的透射谱, 并将其与模拟所得透射谱进行比较, 具有良好的一致性. 胶体晶体微结构光纤的传输场分布结果表明, 胶体晶体在不同波长下改变光纤传输场分布.     

Optical formation and manipulation of particle and cell patterns using a tapered optical fiber

A method for optical formation and controllable manipulation of particle and cell patterns using a tapered optical fiber is demonstrated. With a laser beam at 980‐nm wavelength launched into the fiber, different sized silica particles were formed into particle patterns (both one‐dimensional chains and two‐dimensional arrays) with different particle numbers by optical binding. The formed particle patterns can be controllably manipulated in three dimensions. Using yeast cells as an example, it was demonstrated that the method is applicable for the formation of biological cell patterns, without damage to the yeast cell viability. This method provides a new facile way for biophotonic and biological researches with particles and cells in a highly organized manner.     

Three-dimensional FDTD method for optical pulse propagation analysis in microstructured optical fibers

We propose a three-dimensional (3D) finite-difference time-domain (FDTD) method to analyze the pulse propagation characteristics in microstructured optical fibers (MOFs). The computation domain size is greatly reduced by adopting the technique of moving problem space. The propagating pulse is virtually held in the buffer cell of the problem space as simulation continues. This method is capable to investigate the temporal evolution of the propagating pulse. Spectral information can be obtained by Fourier analysis. As an example, the influence of the kerr nonlinearity on the optical pulse propagation in a Lorentz dispersive MOF is demonstrated. The model is also used to simulate the nonlinear interactions between the pump spectral broadening and third harmonic generations in a highly nonlinear fused silica nanowire with good agreement with the generalized nonlinear envelop equation (GNEE) model.     

Frequency-stabilized Yb:fiber comb with a tapered single-mode fiber

We demonstrate a stable Yb:fiber frequency comb with supercontinuum generation by using a specially designed tapered single-mode fiber, in which a spectrum spanning from 500 nm to 1500 nm is produced. The carrier-envelope offset signal of the Yb:fiber comb is measured with a signal-to-noise ratio of more than 40 dB and a linewidth narrower than120 k Hz. The repetition rate and carrier-envelope offset signals are simultaneously phase locked to a microwave reference frequency.