基于表面等离子体共振的光子晶体光纤生物传感

为解决电化学生物传感的电磁干扰,提高光学生物传感的灵敏度,提出了一种基于表面等离子体共振(SPR)的光子晶体光纤(PCF)传感结构并将其应用于脱氧核糖核酸的检测中.为了易于检测,将Au膜镀在PCF的外表面直接接触待测溶液.利用全矢量有限元法结合各向异性的完美匹配层对该结构进行数值研究.结果 表明,在1.333～1.347折射率范围内,该结构具有明显的SPR效应,在1300～1400 nm波长范围内形成了不同位置的共振损耗峰.当Au膜厚度为60 nm、占空比为0.6、孔直径为1.2 μm时,该结构的灵敏度可达到7250 nm/RIU(RIU为折射率单元),检测限可达到10-6量级,品质因数为145 RIU-1.该结构在生物传感、液态物质检测等领域具有潜在的应用前景.     

大传输窗口低限制损耗空芯反谐振光纤的数值研究

提出了一种大传输窗口低限制损耗单环嵌套结构 的空芯反谐振光纤。采用全矢量有限元法结合完 美匹配层边界条件数值模拟了光纤传输特性,并分析了空芯反谐振光纤的结构参数对光纤传 输特性的影 响。仿真结果表明,优化后的光纤具有大传输窗口低限制损耗的优势,且具有平坦色散特性 。当纤芯直 径为50 μm、反谐振管个数N为6、反谐振 管厚度t为0.30μm、外层反谐振管直径d为32. 50 μm、内层 反谐振管直径d₁为21.13 μm时,在1 260—1 675 nm波长范围内,限制 损耗均低于0.21 dB/km ,色散值为(1.1±0.3) ps/(nm·km),在波长为1 550 nm时,限制损耗为0.078 dB/km。     

二氧化碳激光与光子晶体光纤耦合的研究

文章以CO2激光器为光源,使用透镜耦合,将激光耦合到光纤并对这种耦合进行了研究。运用 ZEMAX软件对 CO2激光光源与光纤模型进行建模分析,并设计了一种新型的可用于传输10.6μm CO2激光的低损耗带隙型红外光子晶体光纤,运用结构参数r1=11.39 mm、r2=-25.43 mm、透镜厚度为3 mm、有效焦距BFL=11.16 mm的硒化锌透镜进行耦合,得到束腰与透镜的距离为1102.50 mm,像方束腰到透镜的距离为17.30 mm,耦合值为94%。     

适用于PolSK调制的FWM型全光波长转换器

文章提出了一种利用半导体光放大器(SOA)中的四波混频(FWM)效应、适用于偏振移位键控(PolSK)调制的全光波长转换器方案.注入的辅助光可以缩短SOA增益恢复时间,增大饱和功率,提高波长转换效率.通过数值模拟从理论上实现了这种全光波长转换器,研究了输入泵浦光、信号光和辅助光功率对全光波长转换器输出特性的影响.     

实用化少模光纤的研究

针对大容量光纤通信系统,设计了一种实用化的椭圆纯硅芯少模光纤,给出了光纤的设计原理与参考标准,运用全矢量有限元法结合完美匹配层边界条件分析了光纤的传输特性.在1.4~1.65μm波长处,光纤处于稳定的HE_(11)和HE_(21)双模运转,模式有效折射率差大于1.8×10~(-3),避免了模间耦合和串扰;在工作波长1.55μm处,HE_(11)和HE_(21)模的色散系数分别为19.61和4.41ps/(nm·km),色散斜率分别为0.048和0.002ps/(nm~2·km),模场面积分别为97.17和143.96μm2,模式的衰减系数均小于0.21dB/km.该光纤的传输特性基本符合G.652和G.655光纤标准,可利用现有成熟的"预制棒拉丝工艺"制备,同时与波分复用技术相结合可以成倍提升光网络的传输容量,对于下一代通信网络带宽的提升具有重要意义.     

新型太赫兹波塑料光子晶体光纤的色散特性

文章提出一种新型低损耗太赫兹波塑料光子晶体光纤(THz-PPCF)结构,其包层是由两种直径不同的空气孔周期性排列而成.利用时域有限差分法(FDTD)对其色散特性进行了分析.结果表明,通过调节包层中两种空气孔的直径以及晶格常数,可以得到低损耗、超平坦趋于零色散的太赫兹波塑料光子晶体光纤.     

基于二维光子晶体的电磁双参量传感的研究

提出一种基于二维光子晶体的镜像边腔耦合型电压和磁场强度双参量传感结构。在完整的光子晶体中通过空气孔的平移和尺寸改变引入缺陷，分别形成H0腔和改进的H1腔这两种光子晶体微腔；将H0腔和改进的H1腔分别与W1波导进行边腔耦合，并沿W1波导做镜像对称结构；在微腔中分别填充液晶和磁流体作为敏感材料，利用液晶的电光效应和磁流体的磁光效应形成电压和磁场强度的传感区域。由于光子晶体的光子局域特性，上述镜像边腔耦合结构的透射谱中形成两个相对独立的透射峰，通过测量两个透射峰的波长偏移量间接测量电压和磁场强度的变化。利用时域有限差分法，在各向异性的完美匹配层边界条件下对传感特性进行数值研究。结果表明：在电压范围分别为14～32 V和32～50 V时，电压灵敏度分别为0.65 nm/V和1.86 nm/V；折射率灵敏度和品质因子在14～50 V的电压范围分别为296 nm/RIU和3350，在10～40 mT的磁场强度范围分别为251 nm/RIU和2722，且磁场强度灵敏度为13.06 nm/mT。