光学学报, 2019, 39 (9): 0906006, 网络出版: 2019-09-09   

三种涡旋光光子晶体光纤的设计 下载: 1063次

Design of Three Vortex Photonic Crystal Fibers
作者单位
南开大学物理科学学院, 天津 300071
摘要
为进一步研究光子晶体光纤中涡旋光的传输特性,提出了3种不同结构的涡旋光光子晶体光纤,即三角晶格环形光子晶体光纤(TLPCF)、折射率倒转抛物线式光子晶体光纤(IPGIF)和六重准晶涡旋光光子晶体光纤(SPQCF)。利用矢量有限元分析方法,模拟计算了光纤中各个涡旋光模式的传输特性,研究结果表明:3种涡旋光光子晶体光纤中的模式有效折射率差均大于10 -4,支持不同数量的涡旋光传输。其中TLPCF的色散系数最小,SPQCF的色散系数最大,两者在宽波段(1400~1700 nm)内均保持了色散平坦趋势;3种光纤的限制性损耗均小于1×10 -7 dB·m -1,能够将光很好地局限在纤芯内部;3种光纤的非线性系数均保持在10 -3量级;涡旋光模式稳定传输的距离大于1 km。
Abstract
In order to study the transmission characteristics of vortex beams in a photonic crystal fiber (PCF), we propose three different vortex PCFs, i.e., triangular lattice ring photonic crystal fiber (TLPCF), inverse-parabolic graded-index profile photonic crystal fiber (IPGIF), and sixfold photonic quasi-crystal fiber (SPQCF). By using the vector finite element method, we analyze the transmission characteristics of vortex modes in three PCFs. The results indicate that the effective refractive index difference between adjacent vector modes is larger than 10 -4, which is conducive to the transmission of vortex beams. The dispersion coefficient of TLPCF is the smallest, and that of SPQCF is the largest. Both of TLPCF and SPQCF can maintain the flat dispersion over a wide wavelength range (1400-1700 nm). The confinement losses of these three fibers are below 1×10 -7 dB·m -1, so that light can be confined in fiber core well. The nonlinear coefficients of the three different PCFs are in the order of 10 -3, and the stable transmission distances of the three different PCFs are longer than 1 km.

魏薇, 张羚翔, 张志明, 唐莉勤, 丁镭, 李乙钢. 三种涡旋光光子晶体光纤的设计[J]. 光学学报, 2019, 39(9): 0906006. Wei Wei, Lingxiang Zhang, Zhiming Zhang, Liqin Tang, Lei Ding, Yigang Li. Design of Three Vortex Photonic Crystal Fibers[J]. Acta Optica Sinica, 2019, 39(9): 0906006.

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