光子晶体光纤中超连续谱的研究进展与应用

利用光子晶体光纤(photonic crystal fiber,PCF)产生超连续光谱是目前光通信光电子器件领域的一个研究热点,文章系统地介绍了石英光子晶体光纤和非石英软玻璃光子晶体光纤中产生超连续谱的理论和实验研究成果.对于石英光子晶体光纤主要介绍了实芯光子晶体光纤、空芯填充光子晶体光纤和锥形光子晶体光纤产生超连续谱的研究成果,分类介绍了其超连续谱产生的特点.对于非石英光子晶体光纤主要介绍了某些铅硅酸盐玻璃和亚碲酸盐玻璃光子晶体光纤超连续谱产生的特点.最后介绍了超连续谱的应用和发展前景.     

光子晶体光纤光栅谱特性的数值模拟研究

应用多极法理论和传输矩阵法,对基于包层空气孔为正六边形对称结构的光子晶体光纤的布喇格光栅特性进行了计算和仿真。对比研究了常规单模光纤所成光栅与相同光栅周期的光子晶体光纤布喇格光栅反射谱之间的差异,重点研究了光子晶体光纤的结构参数变化(间隙孔半径、层数)与光子晶体光纤光栅的谐振峰变化规律。当光子晶体光纤的间隙孔半径增大时,光子晶体光纤光栅的谐振波长出现蓝移;当光子晶体光纤的间隙孔径不变、层数增加时,光子晶体光纤光栅的谐振波长出现红移。     

应用于液压传感的光子晶体光纤特性

为实现结构紧凑、高灵敏度的光纤压力(液压)传感器,提出了一种应用于液压传感的边孔结构光子晶体光纤.基于全矢量有限元方法,研究了传统光子晶体光纤和边孔结构光子晶体光纤的有效折射、模式等特性以及在液压情况下的应力和应力特性.根据光弹效应给出了传统光子晶体光纤和边孔结构光子晶体光纤在液压情况下的折射率变化特性.模拟结果表明边孔结构光子晶体光纤可以获得更大的液压传感灵敏度,增大边孔半径可以提高液压传感灵敏度,因此结构优化的边孔结构光子晶体光纤可以实现高灵敏度的光纤压力(液压)压力传感器.     

应用于液压传感的光子晶体光纤特性

为实现结构紧凑、高灵敏度的光纤压力(液压)传感器,提出了一种应用于液压传感的边孔结构光子晶体光纤.基于全矢量有限元方法,研究了传统光子晶体光纤和边孔结构光子晶体光纤的有效折射、模式等特性以及在液压情况下的应力和应力特性.根据光弹效应给出了传统光子晶体光纤和边孔结构光子晶体光纤在液压情况下的折射率变化特性.模拟结果表明边孔结构光子晶体光纤可以获得更大的液压传感灵敏度,增大边孔半径可以提高液压传感灵敏度,因此结构优化的边孔结构光子晶体光纤可以实现高灵敏度的光纤压力(液压)压力传感器.     

压缩型双缺陷椭圆孔光子晶体光纤

提出了一种通过横向压缩普通圆孔光子晶体光纤,得到双缺陷椭圆孔光子晶体光纤的方法.所提出的双缺陷光子晶体光纤具有高双折射率,采用全矢量有限元方法和各向异性介质完美匹配层方法对该光子晶体光纤的双折射特性和约束损耗特性进行了研究.理论模拟结果表明所提出的光子晶体光纤的双折射率可以达到10－2量级.     

仿真在光子晶体光纤教学中的应用

光子晶体光纤(PCF),为《现代光纤通信技术》的其中一节,因光子晶体光纤包层中空气孔灵活的排列结构使得其呈现出许多在传统光纤中难以实现的特性。为了研究光子晶体光纤的特性,提出了采用数值软件仿真的实验教学模式,实践验证了可以在光子晶体光纤教学过程中有效的提高学生综合应用能力。     

基于空气孔填充的光子晶体光纤与普通单模光纤低损耗耦合研究

提出一种基于空气孔填充的光子晶体光纤与普通单模光纤低损耗耦合方法,并通过光束传播法数值仿真的方式研究了填充物折射率以及填充长度等参数对耦合损耗的影响。结果表明,选择合适的填充参数可以大幅度降低光子晶体光纤与普通单模光纤间的耦合损耗,从而实现光子晶体光纤与普通单模光纤间的低损耗耦合。该方法可适用于多种光子晶体光纤与普通单模光纤之间的低损耗耦合,在光子晶体光纤与普通单模光纤的模场严重失配的情况下,该方法的优势更为明显。     

基于空气孔填充的光子晶体光纤与普通单模光纤低损耗耦合研究EI北大核心CSCD

提出一种基于空气孔填充的光子晶体光纤与普通单模光纤低损耗耦合方法,并通过光束传播法数值仿真的方式研究了填充物折射率以及填充长度等参数对耦合损耗的影响。结果表明,选择合适的填充参数可以大幅度降低光子晶体光纤与普通单模光纤间的耦合损耗,从而实现光子晶体光纤与普通单模光纤间的低损耗耦合。该方法可适用于多种光子晶体光纤与普通单模光纤之间的低损耗耦合,在光子晶体光纤与普通单模光纤的模场严重失配的情况下,该方法的优势更为明显。     

双包层光子晶体光纤激光器散热能力的理论研究

通过比较在相同发热功率和散热条件下双包层光子晶体光纤和传统双包层光纤的温度分布,考察了双包层光子晶体光纤的散热能力.数值研究结果表明：双包层光子晶体光纤的散热能力要弱于后者;但从总体来看,传统双包层光纤和光子晶体光纤的热性能对激光器的激光性能的影响是近乎相同的.     

矩形孔光子晶体光纤

采用全矢量有限元方法和完美匹配层条件,研究了一种在光纤包层中引入矩形孔的光子晶体光纤,提出一种实现高双折射光子晶体光纤的方法.模拟结果表明矩形孔光子晶体光纤具有椭圆孔光子晶体光纤类似的高双折射特性,其双折射高达0.01的量级,两种光子晶体光纤的模场、双折射、约束损耗等特性基本类似.     

太赫兹波段三角晶格二维光子晶体的传输特性

用平面波展开法研究了太赫兹(THz)波在二维三角晶格光子晶体中的传输特性。数值计算了以硅为背景的空气圆柱构成的二维三角晶格光子晶体的能带结构和态密度,计算表明在介质圆柱半径r=0.47a(a为空气介质柱的晶格常数)出现最大完全光子带隙,带隙宽度为0.070 1 THz;当r=0.49a和r=0.45a时,E偏振和H偏振分别出现最大光子带隙,带隙宽度分别0.102 2,0.192 3 THz。光子晶体能态密度的分布也表明了存在光子带隙的范围。研究结果为THz器件的开发提供了理论依据。     

Subluminal to superluminal pulse propagation through one-dimensional photonic crystals with a three-level atomic defect layer

Propagation of an electromagnetic pulse through one-dimensional photonic crystals with a three- level atomic defect layer is discussed. It is shown that the group velocity of the transmitted pulse can be controlled by the frequency detuning and the width of the defect layer. Moreover, the effects of controlling parameter such as Rabi-frequency on light propagation through one-dimensional photonic crystals are then introduced.     

Light propagation in 1D photonic crystals with dissipation

Light propagation in one-dimensional (1D) photonic crystals with dissipation (including metal layers) is studied analytically. The proper effective refractive indices and extinctions of dissipative layers in case of oblique incidence are introduced. Then, the formalism available for nondissipative photonic crystals is modified by replacing the conventional refractive indices with effective ones. Propagation in a bilayer dielectric-metallic crystal is computed as an example.     

Dispersion-based optical routing in photonic crystals

We present and experimentally validate self-collimation in planar photonic crystals as a new means of achieving structureless confinement of light in optical devices. We demonstrate the ability to arbitrarily route light by exploiting the dispersive characteristics of the photonic crystal. Propagation loss as low as 2.17 dB/mm is observed, and proposed applications of these devices are presented.     

光子晶体光纤带隙特性的研究

应用平面波展开法数值模拟得到了光子晶体光纤带隙特性,为光子晶体光纤器件的开发提供了理论依据。     

Photonic band gap effect in one-dimensional plasma dielectric photonic crystals

Propagation of electromagnetic waves in one-dimensional plasma dielectric photonic crystals, the superlattice structure consisting of alternating plasma and dielectric materials, is studied theoretically using transfer matrix method. Numerical calculation is presented for plasma-air finite and infinite periodic structures. The results of photonic band gap characteristics are discussed in terms of plasma density, plasma width, and number of unit cells (N).     

FCC结构胶体光子晶体的制备及其带隙特性测量

基于对光纤传输特性和胶体光子晶体制备方法的研究,提出了用外加电场控制的方法制备光子带隙位于通讯波段的FCC结构的胶体光子晶体,并用光纤系统测试胶体光子晶体的带隙特性.采用RSOFT模拟了胶体光子晶体的带隙,分析了带隙位于通讯波段时所需的胶体微球的基本参量(微球折射率和直径).采用自组装的方法,用步进电机控制玻璃基片向上的拉升速率.速率为5 μm/s,同时外加一电场.用扫描电镜观测胶体晶体的表面形貌,并设计了单模光纤系统测量胶体光子晶体的带隙特性.测试的透射谱线表明胶体光子晶体的带隙中心波长为1552 nm.测试结果和模拟结果具有很好的一致性,误差只有2 nm.     

A colloidal crystal microstructure fiber: fabrication and characterization

A method of fabricating colloidal crystal microstructured fiber is presented. The proposed structure relies on partial etching of the cladding layer of a single-mode fiber and growth of colloidal photonic crystals inside eroded area. The photonic crystal cylindrical annulus embedded in fiber is characterized by optical and scanning electron microscopy. The optical characterization was analyzed by optical transmission spectroscopy. The measurement results show a about 1550-nm band gap. The results also reveal the possibility of cladding cylindrical fibers with three-dimensional photonic crystals.     

Propagation in air by field superposition of scattered light within a Fresnel fiber

Propagation of light at 1.5 microm with peak intensity in an air hole is achieved within an air-silica-structured Fresnel waveguide. Thus a simpler fiber design alternative to photonic crystal fibers is possible for high-peak-power propagation with reduced nonlinear interactions. Multiple foci are observed in the far field.     

超短脉冲在光子晶体中传播时的色散参量(英文)

利用最小二乘拟合法分析了光子晶体的能带结构,定量分析了二维光子晶体的色散参量.为了考虑脉冲各频率的作用,通过引入与频率分量相关的权重因子,从而解析了群速度和平均群速度色散,进而解析出脉冲波络渐变的理论结果.通过FDTD数值模拟后,发现数值模拟结果与理论解析结果完全相吻合.本文处理光子晶体的色散参量的方法,为制作光子晶体色散器件如光子晶体色散补偿器、脉冲展宽和压缩器有一定的借鉴作用.