零折射率手征包层光纤中导模的奇异特性

 对零折射率手征介质（介电常量和磁导率同时等于零的手征介质）作为包层的光纤中模式的奇异特性进行了理论研究.给出了导模的电磁场分布公式,推导出导模色散方程和功率的数学表达式,通过数值计算,给出了不同手征参量情形下的色散曲线,讨论了手征参量对归一化功率的影响,发现了导模的一些奇异特性,如存在表面波模、基模单模区,出现传播常量双值、模式交叉、功率储存现象等,特别是出现了纤芯和包层中的功率都为负值的完全后向波奇异模式.     

负折射率介质光纤的导模异常特性分析

对芯层为负折射率介质,敷层为普通介质的光纤的导模进行了研究,并对芯层与敷层介电常数比值（ξ）和磁导率比值（η）变化对导模色散特征的影响进行分析.分析表明负折射率光纤具有许多不同于常规光纤的反常特征,如存在表面波模,存在TM00模和TE00模以及存在多个单模传输模式和单模传输区间等.同时对负折射率介质光纤的单模传输条件进行了分析,发现单模传输模式和传输区间随ξ和η的不同而改变.     

基于包层模的光纤布拉格光栅折射率传感特性

提出了基于光纤布拉格光栅(FBG)包层模式的折射率传感方案。实验中,利用不同浓度的丙三醇水溶液作为外界折射率传感溶液,采用氢氟酸溶液化学腐蚀的方法来减小光纤包层的直径以增大包层模式对外界折射率的敏感度,研究了腐蚀后光纤布拉格光栅包层模式的耦合波长对外部折射率的变化关系。实验结果表明在1.3300~1.4584的折射率范围内,包层模式耦合波长随外界折射率增大而增大,在接近光纤包层折射率处具有很高的折射率灵敏度,最大达到了172 nm/riu(refractive index unit)。而且,包层模谐振的光谱半峰全宽(约0.07 nm)仅为布拉格纤芯模谐振光谱半峰全宽的1/4,能够获得更好的传感精度。     

手征参数对光纤中模式特性的影响

对圆芯和包层都是手征介质的阶跃型手征光纤进行了解析求解，导出了模式特征方程，给出了手征光纤中模式场，光强和光功率分布的表达式。分别研究了纤芯和包层中的手征参数对模式特性的影响．。     

双层金属线平面手征结构的强旋光性和负折射率研究

提出一种由四重对称的金属线构成的双层平面手征结构,并对两层金属线之间旋转角θ和介质层厚度h进行了优化. 数值模拟结果显示,在一定的θ和h下,该结构在近红外波段具有极强的旋光性和大的手征参数,且在一定的波段范围内具有负折射率. 关键词： 手征介质 旋光性 手征参数 负折射率     

液芯手征光纤的研制

成功地研制出了液芯手征光纤,且对其偏振响应特性作了测试,发现同块状手征介质相比,出射光的偏振度及其消光轴都发生了变化。     

单模手征光纤研究

对圆芯和内外包层都为手征介质构成的双包层手征光纤（W型）进行了解求解,导出了模式场解及模式特征方程,然后用数值计算的方法研究了手征参数对模式的色散曲线和截止频率的影响,结果发现在双包层光纤的纤芯中引入手征或在单包层光纤的包层中引入手征,都可以实现单模工作。     

光频段双层手征结构光学特性及负折射率研究

设计了一种工作在光波段的新型四重对称的双层手征结构,通过数值模拟得到透射系数和反射系数,反演计算了结构的圆二色性、旋光角、手征参数和折射率。结果表明该结构在谐振波长附近具有很强的旋光性,并且在椭偏度为零时,即透射光变成完全线偏振光时,旋光角达到了55°;在一定波段内可以实现左旋圆偏振光(LCP)和右旋圆偏振光(RCP)的负折射率,且不需要介电常数和磁导率同时为负,更重要的是,实现负折射率的左旋圆偏振光(LCP)具有较宽的频带,不局限于谐振波长附近,在椭偏度为零时,折射率也为负。考虑到具体的实验制作,对加衬底的手征结构进行了数值模拟,结果表明谐振波长向长波长方向产生了偏移,完全线性偏振光的旋光角仍然有40°。     

双包层手性光纤中导模的光功率特性

在对W型阶跃双包层手性光纤进行解析求解的基础上,对几个低阶导模的功率特性进行了仔细的研究.对典型的内包层厚度,计算了几个低阶模留在纤芯中的光功率随纤芯和内外包层的手性参数的变化关系曲线,讨论了纤芯和内外包层的手性参量以及内包层厚度对不同符号模式的功率特性的影响.内包层厚度越大,功率越被限制在纤芯中.随着纤芯中手性参量的增大, HE－11模和HE－21模（HE01模）限制在纤芯中的光功率缓慢增加,而HE11模和HE21模（HE02模）限制在纤芯中的光功率则逐渐减小.包层手性参量的作用正好与此相反.     

不同包层直径的倾斜光纤光栅折射率传感特性

倾斜光纤光栅的透射谱中有纤芯模和大量的包层模,它们具有与布拉格光栅相同的温度特性.利用HF酸腐蚀的方法得到具有不同包层直径的倾斜光纤光栅,研究了其对外界折射率的传感特性.结果表明,外界环境折射率在1.333～1.4532之间变化时,同一直径倾斜光纤光栅的高阶包层模的敏感性要比低阶包层模强;随着包层直径的减小,包层模的敏感性增强,且在折射率比较高的环境中有更高的敏感性.因此,利用倾斜光纤光栅的温度特性不仅可以解决温度交叉敏感问题,而且通过小同的腐蚀程度能定制所需要的灵敏度,以实现对环境折射率的高灵敏度测量.该办法可应用于对生物和化学等高灵敏度传感领域的各种溶液进行实时监控.     

螺旋光纤的导模

从波动方程出发，直接在本地坐标系（Ｓｅｒｒｅｔ－Ｆｒｅｎｅｔ框架）中研究了任何各向同性折射率分布的圆形芯弱导螺旋光纤导模的特性，得到两个重要的结论：（１）螺旋光纤的导模只能是右旋或左旋圆偏振模；（２）螺旋光纤不能传输ＴＥ模和ＴＭ模。这两个理论结果和已知的实验结果很好地一致。     

Guided Modes of Hollow Optical Fiber Based Components: Analytical Solutions

Guided modes in a hollow optical fiber are investigated using both scalar approximation and exact vectorial analysis. Effective indices of modes are seen to exhibit "nearly degenerate" groups. Besides providing an insight of modal characteristics, the analysis would prove to be useful to define design parameters for realizing components based on these fibers, and to explore new possibilities.     

左手介质矩形波导导模和表面模的场分布

从麦克斯韦方程组出发,结合电磁场的边界条件,推导出介质矩形波导导模的一般色散方程.对普通介质矩形波导和左手介质矩形波导的导模场分布分别进行了数值模拟.通过对比两种介质矩形波导的导模场分布的模拟结果,发现左手介质矩形波导Ex22模的场分布比普通介质波导Ex00模的场更集中在波导中部.同时,根据处理普通介质矩形波导的Marcatili方法.类比得到左手介质矩形波导表面模的色散方程,并数值模拟了低阶模的场分布,结果表明,能量主要集中在波导的四个角区以及波导的边缘.     

基于椭圆孔包层和微型双孔纤芯的新型高双折射光子晶体光纤

设计了一种新型高双折射光子晶体光纤,即其包层引入椭圆形空气孔,且以三角晶格方式周期排列,纤芯引入亚波长尺寸(~0.16 μm)的微型双孔结构阵列.采用全矢量有限元法和各向异性完美匹配层边界条件分析了该型光子晶体光纤的双折射特性和色散特性,详细介绍了该光子晶体光纤在不同的椭圆率、椭圆归一化面积、微型双孔孔径、两小孔之间间距的情况下双折射和限制损耗随波长的变化曲线.模拟结果表明,通过同时在包层和纤芯引入非对称性,获得了较高的双折射(~10^-3量级)和极低(~10^-4 dB/km)的限制损耗.提供了一种新的光子晶体光纤设计方法,即通过同时在包层和纤芯引入新结构来同时获得高双折射和低损耗.     

基于椭圆孔包层和微型双孔纤芯的新型高双折射光子晶体光纤

设计了一种新型高双折射光子晶体光纤,即其包层引入椭圆形空气孔,且以三角晶格方式周期排列,纤芯引入亚波长尺寸(～0.16 μm)的微型双孔结构阵列.采用全矢量有限元法和各向异性完美匹配层边界条件分析了该型光子晶体光纤的双折射特性和色散特性,详细介绍了该光子晶体光纤在不同的椭圆率、椭圆归一化面积、微型双孔孔径、两小孔之间间...     

均匀折射率包层铌酸锂单晶光纤远离截止区的模特性讨论

给出了具有均匀折射率包层铌酸锂单晶光纤的场强颁上和本征值方程，分析了远离截止区的模特性。