高双折射光子晶体光纤的偏振特性研究

基于超格子构造法，采用全矢量模型研究具有中心缺陷孔的椭圆孔光子晶体光纤(EHPCF)的偏振特性。研究表明，与相同结构参量的椭圆孔光子晶体光纤相比，具有中心缺陷孔的椭圆孔光子晶体光纤具有更大的模式双折射和走离参数。双折射、走离参数与频率的依赖关系与普通保偏光纤存在很大差别。走离参数在低频区出现零走离点，这为在该光纤中既保持高双折射又实现零走离单模运转提供了可能。适量增加中心缺陷孔，包层椭圆孔的椭圆率及面积可以获得高的双折射和大的走离参数。     

光纤环圈内部偏振耦合试验研究

基于白光干涉原理,采用麦克尔逊干涉仪补偿光程差的方法,对光纤环圈内部偏振耦合做了试验研究。研究结果表明:光纤环圈绕制过程中,在光纤环圈内部引入了新增的偏振耦合点,且引入的偏振耦合点呈周期性分布;通过改进环圈的绕制工艺,可以很好地抑制新增耦合点的产生。     

基于谐振耦合原理的光子晶体光纤偏振器件

提出了一种基于高双折射光子晶体光纤(PCF)的偏振器件。通过引入包层缺陷结构,利用谐振耦合原理,实现在1250~1850 nm波长范围内获得具有单一偏振模式的光子晶体光纤偏振器件,并且实现了在该波长范围内23~250 dB的消光比。     

椭圆孔正方形点阵聚合物光子晶体光纤偏振特性

以聚合物为基材,设计了一种单模零走离参数的高双折射光子晶体光纤,该光纤具有椭圆孔正方形点阵,基于全矢量平面波方法,对其传输模场和偏振特性进行了数值模拟。结果发现,与传统的光子晶体光纤相比,该光纤具有更大的模式双折射和走离参数,当增长光纤结构参数椭圆孔长短轴之比η时,双折射明显增强并高达3.5×10-2,走离参数在低频区出现零走离点,这为在该光纤中即保持高双折射又实现零走离单模运转提供了可能。     

基于谐振耦合现象的三芯光子晶体光纤偏振分束器

设计了一种三芯光子晶体光纤(PCFs)偏振分柬器.利用光纤的谐振现象,实现了偏振状态的分离.当三芯光子晶体光纤中三个超模式的模式折射率满足一定条件时,将产生谐振现象.通过选择合适的光纤结构参数,可使某一偏振方向的光接近谐振条件,而另一偏振方向的光远离谐振条件.在光纤的输出端,由于耦合的程度不同,两个偏振光的功率集中在不同的纤芯区,从而达到分离偏振光的目的.应用有限元法(FEM)计算了三芯光子晶体光纤中的模式折射率,选择了合适的光纤结构参数.应用全矢量光束传播法(BPM)分析了这种光纤偏振分束器的性能.结果表明,在1.55 μm工作波长上,长度为1.039 mm的光纤即能实现偏振状态的隔离,隔离度达到-36.98 dB,隔离度<-11 dB的带宽可达到24 nm.     

光子晶体光纤研究

光子晶体光纤以其灵活的结构设计和高非线性、平坦色散、高双折射等独特光学特性吸引了越来越多的关注.简单介绍了光子晶体光纤的分类,导光机理,详细讨论了其相关光学特性,最后介绍了光子晶体光纤的研究进展.     

光纤寄生偏振耦合测试偏振态的调整

提出一种在光纤寄生偏振耦合测试仪 (DPCA)中调整光束偏振态的方法。通过可旋转半波片的精确调整 ,使振动方向相互垂直的 2束线偏光以 4 5°角通过偏振器。并对如何得到最佳的条纹对比度进行了研究 ,指出在振幅比等于 1时 ,条纹对比度等于 0 .94 3;而振幅比等于 0 .786时 ,取得最佳的条纹对比度 1。     

高双折射双芯光子晶体光纤偏振分束器

设计了一种基于双折射效应的新型矩形纤芯光子晶体光纤偏振分束器,通过在矩形晶格结构的光子晶体光纤的每个纤芯中引入一对椭圆来增加结构的双折射。应用全矢量有限元法（FEM）分析了双芯光子晶体光纤中结构参数对双折射和耦合长度特性的影响,数值模拟了该偏振分束器的性能。结果表明:增大椭圆率可以在增大结构的双折射的同时减小耦合长度,并且该分束器在工作波长为1.55 m、传输长度为282 m 的光纤中能够实现偏振状态的隔离,消光比达到最小值-45.42 dB,并且在1.507~1.596 m、带宽为89 nm 的范围内消光比小于-10 dB。     

一维光子晶体的偏振特性研究

本文采用光子晶体带隙结构计算的Pendry理论研究了一维光子晶体的偏振特性,由Pendry理论导出的传输矩阵法计算了TE模和TM模的透射谱,不同入射角时基频PBG(Photonic band gap)分布,固定入射角及入射光频率时透射率随介质a的填充率因子变化曲线.     

双矩形纤芯光子晶体光纤偏振分束器

基于双折射效应设计了一种新颖的纤芯为椭圆空气孔,包层为圆形空气孔的矩形双芯光子晶体光纤偏振分束器。用半矢量光束传播法(BPM)数值模拟了基模情形下该偏振分束器的性能,结果表明:在工作波长为1.55μm,光纤长度为1659μm时,两个纤芯在X、Y方向偏振光的隔离度分别达到了-41.3 dB和-39.1 dB,隔离度小于-10 dB的带宽超过了80 nm,达到了良好的偏振分束性能。同时,模拟了实际加工误差对所设计的偏振分束器的影响,得出在1.55μm的工作波长下,误差达到±7%时,隔离度仍能小于-10 dB,具有较高的实际应用价值。     

基于光子晶体光纤环镜的光纤传感器的研究及进展

对国内外已报道的基于光子晶体光纤环镜的光纤传感器进行了综述。总结了多种基于光子晶体光纤环镜的光纤传感器,包括应力、温度、微弯、扭曲和气压传感器。介绍了各种传感器的原理和优势,并对基于光子晶体光纤环镜的光纤传感器的发展进行了展望。     

光子晶体光纤的温度特性数值模拟

提出了基于二阶透明边界条件(2nd TBC)的二维矢量伽辽金有限元法(FEM),并用其对任意横截面形状和折射率分布的光纤进行了模式分析。二阶透明边界条件与一阶透明边界条件(1st TBC)相比,提高了光纤模式限制损耗(CL)的精度,与多极法(MM)计算结果的相对误差在10%以内。对单模光子晶体光纤(PCF)温度特性进行了数值模拟,得出光子晶体光纤有效折射率neff,有效半径Reff和限制损耗随温度变化的近似公式,研究表明当折射率温度系数ξ在所研究的波长和温度范围内变化不剧烈时neff随温度升高线性增加,增加量与波长λ,光子晶体光纤空气孔直径d和孔距Λ无关;温度变化对光子晶体光纤色散特性无影响;Reff随温度升高线性减小,减小量与ξ,温度增量ΔT,Λ2,λ2成正比,与d成反比;限制损耗随温度升高线性减小,减少量与ξ,ΔT,限制损耗成正比,在大d/Λ,长波长处限制损耗随温度变化较快。     

对称结构光子晶体光纤温度传感特性的研究

提出了一种新型纤芯-包层对称结构光子晶体光纤。其截面圆形空气孔以四边形晶格排列方式沿光纤中心对称分布,中心各自移除两空气孔构成两纤芯,形成两组完全对称的纤芯-包层结构。对一组纤芯-包层所有空气孔进行填充乙醇液体,利用填充液折射率的温度敏感性,来调制两纤芯的耦合特性。采用有限元法分析了1 cm长该型光纤在20~25 ℃变化时的温度特性,结果显示该型光纤可实现高灵敏度温度传感,其灵敏度可达3.21 nm/℃。     

基于六边形的双芯光子晶体光纤偏振分束器

为了得到短长度、高消光比的偏振分束器,设计了一种基质为二氧化硅的六边形双芯光子晶体光纤(PCF)偏振分束器,利用全矢量有限元法和模式耦合理论对偏振分束器的耦合长度、耦合长度比、消光比和带宽进行了数值分析。研究结果表明:在波长1550 nm处,偏振分束器的长度为103.05μm,消光比高达117.78 dB,消光比大于20 dB的带宽为100 nm,覆盖了整个C波段以及S和L的大部分波段。     

矩形晶格结构双芯光子晶体光纤偏振分束器的研究

椭圆形空气孔光子晶体光纤可以产生较高的双折射,使得不同偏振方向的光有不同的耦合长度.将光纤的双折射现象应用于双芯光纤中,可以实现偏振状态的分离.应用平面波扩展法分析了椭圆形空气孔、矩形晶格结构的双芯光子晶体光纤中结构参量对光束不同偏振方向的耦合长度的影响,设计了一种基于椭圆形空气孔、矩形晶格结构的双芯光子晶体光纤偏振分束器.应用全矢量光束传播法分析了这种光纤偏振分束器的性能.结果表明,在1.55 μm工作波长上,长度为1.055 mm的光纤即能实现偏振状态的隔离,隔离度达到-16.9 dB,隔离度＜-16 dB的带宽可达到270 nm.     

双芯光子晶体光纤的带隙及色散特性

为了研究双芯光子晶体光纤的带隙和色散特性,采用平面波展开法计算了双芯光子晶体光纤的带隙特性,当相对孔径d/A≥0.2时,归一化传播常数βA的增大,导致光子禁带宽度增加,利用空气导光的工作波长范围越大。并采用全矢量模型分析了双芯PCF的色散特性,得到了通过适当调整光纤的结构参量,可以获得灵活的色散特性的结果。当孔距A=2μm、相对孔径d/A=0.4时,在波长1.55μm附近,获得近480nm的超平坦色散区;随着相对孔径和孔距的增大,零色散点向短波长方向移动。这为制作高效传输光信号和高性能的保偏光纤提供了一个有效途径。     

椭圆孔六角点阵聚合物光子晶体光纤的偏振特性研究

基于全矢量平面波方法,以聚甲基丙烯酸甲酯为基材,设计了一种高双折射光子晶体光纤,并对其传输性质和偏振特性进行了数值模拟。结果表明,椭圆孔六角点阵聚合物光子晶体光纤的双折射是由于包层的不对称性引起的全局双折射,通过调节椭圆率,发现该光纤可以以单模方式在一合适波段运行,该波段与聚合物光纤的低损耗通信窗口一致。并且在 时,其双折射最高可达 。该研究结果为高双折射聚合物光子晶体保偏光纤的制备提供了理论依据。     

光子带隙型光子晶体光纤温度传感特性分析

为了提高光子带隙型光子晶体光纤的温度灵敏度,提出了在纤芯环上并入高折射率液体圆柱的新结构,并利用全矢量有限元法对提出的结构进行了仿真,得到了温度对光纤有效折射率、纤芯能量和有效模面积等传输特性的影响。结果表明,随着温度的升高,光纤的有效折射率和有效模面积会减小,纤芯能量会增加,且零群速率色散点向短波长方向移动,尤其在短波长条件下光纤传输特性随温度变化趋势更加明显。该研究提高了光子带隙型光子晶体光纤传输特性的温度灵敏度,使其更加适合于温度传感方面的应用。     

高功率光子晶体光纤激光器研究进展

光子晶体光纤的出现,为高功率光纤激光器的关键技术-大模区光纤的实现提供了新途径。基于铒镱共掺磷酸盐材料的包层掺杂新结构出现,为实现更加紧凑的光纤激光器提供了可能。常规高功率光纤激光器中的抽运技术,谐振腔技术和相干组束技术也在不断融入高功率光子晶体光纤激光器。高功率光子晶体光纤激光器的调Q和锁模输出也已经实现。