方形渐变空气孔微结构光纤的色散特性分析

提出了一种新型的方形分布渐变空气孔微结构光纤。借助时域有限差分法计算了孔间距取 2.0μm和2.5μm,最小孔直径分别取0.4μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm和1.0μm,从第一层到第五层直径线性递增量分别为0.1μm/层和0.2μm/层的五层渐变空气孔微结构光纤的基模色散曲线图,结果表明渐变空气孔微结构光纤在控制色散的能力上明显优于空气孔不变的微结构光纤,这种光纤的色散曲线在1400~2000 nm波长范围内保持平坦且具有更低的色散量;当渐变空气孔微结构光纤第三层孔的直径取与孔直径不变微结构光纤的孔直径相同,且第一层到第五层孔直径按每层0.2μm的斜率增长时,其色散曲线最低最平坦,色散值保持在30 ps/(km·nm)左右。     

面向模分复用的沟槽-纳米孔辅助双包层弱耦合少模光纤

为了降低相邻线偏振(LP)模式耦合导致的串扰,提出了一种沟槽和纳米孔辅助的双包层弱耦合少模光纤.首先,利用有限元方法分析了光纤参数对相邻LP模式间最小有效折射率差(Δneff)的影响.然后,对光纤进行优化,使光纤支持14个LP模式并满足弱耦合条件.最后,分析了光纤的弯曲损耗、有效模场面积、差分模式群时延.仿真结果表明,...     

菱形空气孔的单一偏振单模太赫兹光子晶体光纤

提出了一种新型的基于菱形空气孔的单一偏振单模太赫兹光子晶体光纤,通过改变光纤中引入缺陷的个数、尺寸以及所处位置,研究其对光纤单一偏振单模特性的影响。全文仿真建模采用全矢量有限元法,结果表明:当光纤中引入两缺陷时,随着缺陷尺寸的增加,单一偏振单模运行区域向高频方向移动,区域宽度稍有增加;当引入四缺陷时,靠近芯区的缺陷对单一偏振单模特性影响占主导;基于此,在芯区四周各引入尺寸相同的缺陷,对比四缺陷和两缺陷时的情况发现,四缺陷时单一偏振单模运行区域(1.07~1.36THz)向高频方向移动,且区域宽度(为0.29THz)增加明显,是两缺陷时的1.32倍。此类光纤可应用于某些对偏振态有非常严格要求的系统中,故具有实际意义。     

掺铒孔辅助导光光纤的特性研究与优化设计

掺铒孔辅助导光光纤是由掺铒的高折射率纤芯、低折射率包层和少量的空气孔组成. 采用有限元法分析了掺铒孔辅助导光光纤的模式特性；给出了数值计算截止波长和模场直径的方法；提出了改进的平均粒子数反转度迭代算法来数值计算掺铒光纤放大器的增益和噪声系数. 研究空气孔对掺铒孔辅助导光光纤的截止波长、模场直径和放大器的增益系数的影响. 发现：减小相对孔芯距的值，可使截止波长向短波长移动，减小模场直径的值；当孔的相对大小较大时，截止波长、模场直径和增益的最大值基本上不随孔的相对大小的增大而改变. 最后，综合考虑掺铒光纤基模和二阶模的截止波长、与普通单模光纤的熔接损耗、放大器的增益和噪声系数等因素，优化设计了掺铒孔辅助导光光纤的四个结构参量——纤芯半径、纤芯与包层的折射率差、相对孔芯距和孔的相对大小. 关键词： 孔辅助导光光纤 掺铒光纤 光纤放大器 有限元法     

基于空气孔微结构光纤的表面等离子体共振折射率传感器北大核心CSCD

提出了一种基于表面等离子体共振(SPR)效应增强的光子晶体光纤折射率传感器。该传感器结构通过光纤熔接机拼接光子晶体光纤(PCF),在光子晶体光纤中间引入一个空气孔形成PCF-空气孔-PCF的光纤传感结构,随后使用磁控溅射镀膜工艺在其表面沉积一层薄金膜制备而成。实验探究了折射率及温度对传感器的响应。结果表明,在1.333~1.389的折射率范围内,所提出的传感器的平均折射率灵敏度为2 142.52 nm,且测量线性度为0.981,品质因子约13.10。实验结果表明该传感器对温度不敏感。相比于无空气孔的PCF传感结构,引入的空气孔增强了SPR效应,使得传感器拥有良好的共振峰深度。得益于上述优势,该类型传感器有望在生物医学、环境监测等领域得到应用。     

微结构光纤制备过程中不同位置空气孔的形变量分析

根据热传导原理，在拉制微结构光纤(MSF)时，在高温区中，MSF预制棒的包层内不同位置加热的温度也不一样，且由表面往中心方向温度逐渐下降，温度梯度随MSF预制棒下棒速度的加快或包层空气填充率的减少而增大.由于材料的表面张力和黏度系数都是温度的函数，因此将MSF预制棒拉细成MSF时，实际所得到的MSF结构，并非是预制棒等比例的缩小，而是温度越高的空气孔形变量越大.为得到符合设计要求的MSF，就必须将MSF预制棒包层空气孔尺寸按温度变化规律设计，从而消除由于加热温度的非均匀性对拉制的MSF包层空气孔所产生的影响.     

光器件用选择截止特种单模光纤的开发

对器件用特种单模光纤的弯曲损耗进行了理论分析,并采用Matlab对弯曲损耗进行了仿真数值分析,研究了单模光纤宏弯损耗和微弯损耗随光纤波导结构及波长的变化规律,并优化了光纤波导结构,开发出抗弯性能优良的单模光纤,同时具有较低的熔接损耗。     

圆芯边孔光纤的应力区和双折射

报道了圆芯边孔光纤(CSF)中应力分布和双折射的研究结果。用有限元法建立了求解圆芯边孔光纤横截面应力和双折射的计算模型,分析了圆芯边孔光纤横截面应力和应力双折射的分布形态,给出了详尽的物理解释。计算结果表明圆芯边孔光纤的横截面上出现应力分量的拉应力区和压应力区,应力区在纤芯附近对称分布,且不同应力区中应力双折射取向不同。应力分量和应力双折射在圆芯边孔光纤横截面上积分为零。圆芯边孔光纤的几何双折射随波长增加而增大,短波长处几何双折射为零,模式双折射等于应力双折射,随着波长增加,模式双折射逐渐偏离纤芯中心处应力双折射而靠近几何双折射,到长波长处模式双折射主要是几何双折射。对于不同材料组成和结构尺寸的圆芯边孔光纤,模式双折射的数值在10-5量级,随波长增加模式双折射先减小后增加。     

椭圆空气孔微结构光纤限制损耗的分析

以完美匹配层为边界条件,用复有限元法分析了椭圆空气孔三角形微结构光纤中基模的限制损耗.数值结果表明: 当孔间距,空气填充率和空气孔环数增大时,基模的限制损耗减小.从计算结果还可以得出:限制损耗与基模的偏振有关,随着孔间距,空气填充率和孔的椭圆率的增大,y偏振模与x偏振模的限制损耗比也增大.最后,提出了两种可实现光单偏振,单模传输的高非线性微结构光纤. 关键词： 微结构光纤 限制损耗 复有限元法 完美匹配层     

光纤中的集成光学与离散光学

光纤集成光学和离散光学有望成为光子学集成的一个新分支。这种集成技术可以通过离散的方法方便地在一根光纤中控制和操纵光波,也为集成光学与离散光学的研究提供了一个灵活方便的平台,为微光子器件和系统集成提供了一种有效的方法和手段。文章简要总结了在光纤内实现光学器件集成和微光学系统集成的主要思想和关键技术,探讨了离散光学需要考虑的核心内容,为该方向的进一步发展提供了若干前期的研究基础。     

W-型单模单偏振光纤截止基模的能量损耗

给出了一种新的数值计算W型单模单偏振光纤截止基模能量损耗的方法－－区域模场边界条件匹配法。用这种方法分析了截止基模能量损耗与光张结构参数的关系。得出了截止基模能量损耗随椭圆内包层长半轴、短半轴或内包层折射率深度的增加而迅速减小，以及高椭圆度内包层情形下截止基模能量损耗仅由内包层短半轴、内包层折射度和纤芯－外包层相对经差确定的结论；同时得出了截止基模能量损耗与纤芯－外包层相对折射率差的平方根成正比的解析结果。最后将数值计算和实验进行了比较，两者较为一致。     

多量子阱光学波导中的模式截止

导出了两种材料构成的多量子阱光波导的模式截止方程，并讨论了Ｓｉ衬底上生长的应变ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉ多量子阱光波导的模式截止特性。     

Effect of On-Axis Dip in Refractive-Index Profile on the Cutoff Frequency of Modes of Few Mode Fibers: A Numerical Approach

Abstract

The normalized cutoff frequencies of the linearly polarized (LP) modes of a graded-index few mode fiber have been calculated as a function of profile shape parameters using a simple numerical method. The effect of refractive-index dip on these cutoff frequencies and on the order of appearance of these modes has been investigated. The presence of dip causes an increase in the cutoff V values of all the modes, and the maximum shift in the cutoff V value is found to be even 20% for some modes. The order of appearance of some modes also gets drastically affected.     

Requirements for Efficient Raman Amplification and Dispersion Compensation Using Microstructured Optical Fibers

Abstract

The design and performance of microstructured optical fibers (MOFs) for simultaneous dispersion compensation and Raman amplification is numerically investigated. We studied a lumped Raman amplifier designed to compensate the signal loss and dispersion introduced by a 100-km, 16-channel C-band WDM link. The impairments induced by the nonlinearities caused by the small mode area of the designed MOF are investigated and the analysis is extended to include non-ideal factors such as excess background losses, splice loss, and the geometry variations during the fabrication process. The results are discussed and compared to those obtained for conventional dispersion compensating fibers (DCFs).     

Requirements for Efficient Raman Amplification and Dispersion Compensation Using Microstructured Optical Fibers

The design and performance of microstructured optical fibers (MOFs) for simultaneous dispersion compensation and Raman amplification is numerically investigated. We studied a lumped Raman amplifier designed to compensate the signal loss and dispersion introduced by a 100-km, 16-channel C-band WDM link. The impairments induced by the nonlinearities caused by the small mode area of the designed MOF are investigated and the analysis is extended to include non-ideal factors such as excess background losses, splice loss, and the geometry variations during the fabrication process. The results are discussed and compared to those obtained for conventional dispersion compensating fibers (DCFs).     

单偏振单模微结构聚合物光纤理论设计

采用全矢量有限元法并结合完美匹配边界条件,得到了一种新型结构的单偏振单模微结构光纤,以聚合物聚甲基丙烯酸甲酯为基材,对其偏振模场、快轴模和慢轴模截至波长和约束损耗进行了研究.结果发现,通过改变光纤结构参量,可以使光纤基模两个正交偏振态截止波长不同,光纤中只能传输基模的一个偏振态（慢轴模）.若调整光纤单偏振单模工作区在聚合物光纤通信窗口650 nm附近,该光纤传输慢轴模的约束损耗低于0.05 dB/m.     

石英系单模保偏光纤的受激拉曼散射传输模式的实验分析

对石英系单模保偏光纤中的受激拉曼散射传输模式进行了实验研究，测得三种不同截止频率的单模保偏光纤中受激布曼散射光谱及其模式的分布，其结果与圆芯多模渐折射率光纤中的受激拉曼散射模式分布完全不同，斯托克斯光谱的光斑尺寸基本不变，而且具以有高阶模传输的特点。这些结果在国内外尚未见报道。     

W型单模单偏振光纤隧道效应的模场分析

给出了W型单模单偏振光纤基模模场在截止前,截止时和截止后的具体计算方法,利用基模模场分析了W型单模单偏振光纤隧道效应发生的过程,强弱和方向,得出了W型单模单偏振光纤隧道效应随其基模的截止而显著增强,并且主要集中在椭圆内包层短半轴方向的结论。     

Cutoff Wavelength Measurement for Single Mode Optical Fibers with Computer-generated Matched Filter

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｃｕｔｏｆｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ，ａｔｗｈｉｃｈｔｈｅｆｉｒｓｔｈｉｇｈｅｒｏｒｄｅｒｍｏｄｅｄｉｓａｐｐｅａｒｓ，ｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒａｓｉｎｇｌｅｍｏｄｅｏｐｔｉ...     

Optical Solitons in Fibers for Communication Systems

Abstract

A brief history of attempts to use solitons for optical fiber communications and of the technical developments toward making soliton transmission practical is reviewed. The main problems affecting long-distance soliton transmission, as well as techniques to solve them, are described. Recent developments concerning the use of dispersion management and some of the remarkable properties of dispersion managed solitons are also discussed.