提出一种基于三芯结构空芯反谐振光纤的太赫兹耦合器。采用有限元分析法对太赫兹光纤的模式特性进行分析，并基于耦合理论得到其耦合特性曲线。仿真结果表明，三芯结构模式具有比单芯结构更低的传输损耗，其耦合长度可通过改变纤芯间隔和隔离包层管的间隙进行调节。采用长度为223.2 mm的三芯结构空芯光纤可以实现插入损耗小于3.5 dB、带宽达到0.52 THz的宽带、均匀分束。
光学器件 空芯太赫兹光纤 反谐振 模式耦合 损耗特性 带宽分析
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Opto-Electronics Information Technology (Tianjin University), Ministry of Education, School of Precision Instruments and Opto-Electronics Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
2 Department of Optoelectronic Information Science and Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China
Phase-modulated metasurfaces that can implement the independent manipulation of co- and cross-polarized output waves under circularly polarized (CP) incidence have been proposed. With this, we introduce one particular metasurface composed of meta-atoms with a phase difference of to generate specific elliptically polarized waves under various polarized incidences. Furthermore, a metasurface composed of these above meta-atoms and the meta-atoms with a phase difference of arranged in a certain rule can realize polarization conversion function between linearly polarized and CP states. The designs shed new light on multifarious optical devices and may further promote the development of metasurface polarization optics.
phase-modulated metasurfaces polarization conversion multiplexing Chinese Optics Letters
2022, 20(4): 043601
1 南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院先进光子技术研究所, 江苏 南京 210023
2 江苏大学机械工程学院, 江苏 镇江 212013
根据光子晶体光纤多孔等特性,提出一种涡旋光传输的环形中空光子晶体光纤设计方案。利用有限元法对环形光纤结构参数进行优化设计,并分析光纤中多阶涡旋光的传输特性。具体分析结果表明,当光纤中心孔直径取5.6 μm,第一层空气孔直径取2.67 μm,最外层空气孔的直径取2.87 μm,孔间距取3.09 μm,在1.3~2 μm波段内,同一矢量模式组对应的HE模和EH模之间的有效折射率差最小超过3.04×10 -3,最大达到了1.55×10 -2,并且能应用于光纤较小弯曲情形(弯曲半径可以低至18 mm)。该光子晶体光纤能实现涡旋光模式稳定传输,为今后进一步研究并应用涡旋光奠定了良好的基础。
中国激光
2021, 48(11): 1105001
1 人民解放军63936部队，北京 100093
2 江苏大学 机械工程学院，江苏 镇江，212013
对于高分辨率小尺寸的边缘场切换模式(FFS)产品，负性液晶可以有效提升穿透率与对比度，从而改善画质。在使用负性液晶过程中出现了暗态显示区边缘发亮，即亮线不良(Line Mura)的现象。通过光学和电性仿真以及解析实验对亮线不良问题进行了分析。发现显示器周边的虚拟像素(Dummy pixel)是产生亮线不良最直接的原因，因为这种设计在蟹角(Crab)区域产生了异常高电场，导致暗态时液晶旋转从而产生亮线。本文通过软件模拟分析了亮线产生的因素，并进行了实验验证，最后提出了改善方案。为以后负性液晶FFS模式的显示屏设计提供了很好的指导。
亮线 负性液晶 虚拟像素 蟹角 边缘场切换 line Mura negative liquid crystals dummy pixel crab fringe field switching
1 中国人民解放军63936部队, 北京 100093
2 江苏大学 机械工程学院, 江苏 镇江 212013
为了实现性能优良的广视角液晶显示, 对基于负性液晶的边缘场切换模式(FFS)的穿透率、响应时间等性能参数进行了分析与优化。为了实现FFS模式高穿透率的显示, 对于影响穿透率的参数进行了仿真分析及优化选取。通过实验验证了仿真结果并且兼顾了相关参数对响应时间和穿透率的影响。相比于正性液晶的FFS模式, 参数优化使得穿透率提高了18%, 并且响应时间为26 ms, 和正性液晶相当。当其他条件相同, 像素区域的穿透率曲线面积最大时, 穿透率也是最大, 通过这种方法确定了负性液晶FFS模式的电极间距。此外, 响应时间取决于像素倾斜角与盒厚, 而与像素间距和电极的宽度距离比无关。
负性液晶 边缘场切换 穿透率 响应时间 negative liquid crystal fringe field switching transmittance response time
构建了一种介质层与磁性层交替排列的一维磁光光子晶体,结构中间缺陷层采用介质材料。在缺陷层两侧分别施加方向相反的磁场,该结构能实现电磁波的非互易性传输。运用修正后的传输矩阵法计算分析结构的透射谱,研究结果表明,当缺陷层的厚度变化时,在一定的波长范围内,光子晶体光子禁带中会出现多个非互易通道,且缺陷层的厚度越大,相邻通道的间距越小,禁带中所能容纳的通道数目越多。当缺陷层厚度为7500 nm时,光子禁带中非互易通道数可达7。所设计的光子晶体结构有望用来制作多通道光隔离器,在密集波分复用光通信技术以及集成光路等领域得到应用。
光学器件 磁光光子晶体 光隔离器 传输矩阵法 非互易性 激光与光电子学进展
2018, 55(4): 042301
1 江苏法尔胜光电科技有限公司, 江苏 无锡 214434
2 江苏大学 光电子与通信技术研究院, 江苏 镇江 212013
提出了一种基于三芯光纤的模式复用器/解复用器, 三个纤芯包括两个相同的单模纤芯和一个少模纤芯, 在少模纤芯中写入长周期光纤光栅以实现单模纤芯中LP01模与少模纤芯中LP11模间的转换。同时从两个单模纤芯输入LP01模, 能激发少模纤芯中两个简并的LP11,a模和LP11,b模。采用光束传播法分析了该模式复用器/解复用器的耦合特性及串扰。数值模拟结果显示, 若以少模纤芯中LP11模输出能量大于-1dB的波长范围作为该模式复用器/解复用器的工作带宽, 则能够达到23nm, 并且少模纤芯中生成的其他模式的输出能量皆比LP11模的输出能量小-21dB以上。该模式复用器/解复用器能够实现对少模光纤的模式复用与解复用, 并具有极低的串扰。
三芯光纤 少模光纤 长周期光纤光栅 模式复用 串扰 three-core optical fiber few-mode optical fiber long-period fiber grating mode multiplexing cross talk
1 江苏大学光电子与通信技术研究院，江苏 镇江 212013
2 江苏天兴光电科技有限公司，江苏 镇江 212013
提出一种基于单模-多模-单模光纤结构的折射率传感方案，采用波谷检测方法可以提高传感灵敏度。研究发现多模光纤中模式数量对传输结果影响较大。当改变单模光纤和多模光纤的结构参数而保持其归一化频率不变，从而保证多模光纤中模式数量不变时，总能获得规则的传输曲线。增大光纤直径可以有效提高传感灵敏度。当取多模光纤纤芯直径为70 μm时，最高灵敏度达到3.725×105 nm/RIU，检测极限为7×10-7 RIU。当多模光纤实际长度偏离设计长度时，长度偏差对传感灵敏度和检测极限的影响较小,其导致的输出光谱偏移为-0.07 nm/μm，利用此特性可以实现高灵敏度的应力传感。
光纤光学与光通信 光纤折射率传感器 波谷检测方法 超高灵敏度 模式数量 激光与光电子学进展
2016, 53(5): 050601
1 江苏大学 机械学院, 江苏 镇江 212013
2 东南大学 机械学院, 南京 211189
提出了一种新型全光纤LP02模宽带模式转换器.基于模式匹配原理采用双芯光纤设计, 利用LP11模作为中间过渡模式, 实现了宽带模式转换.运用光束传播法和模式耦合理论分析了光纤参量对有效折射率的影响, 选择合适的光纤参量实现了模式匹配, 分析了纤芯距离等参量对模式转换效率和带宽的影响, 对比相同光纤参量下, 直接和间接模式转换方法, 数值模拟表明, 采用间接法能够有效提高模式转换带宽, 当要求转换效率大于80%时, 这种模式转换器带宽能够达到121 nm.
光纤光学 模式转换器 带宽 转换效率 Fiber optics Mode converter Bandwidth Conversion efficiency
1 江苏大学机械工程学院, 江苏 镇江 212013
2 宁波大学理学院, 浙江 宁波 315211
3 东南大学机械工程学院, 江苏 南京 211189
提出一种新型弯曲不敏感光纤：在阶跃光纤的包层中引入微结构，排布低折射率介质柱以降低弯曲损耗，通过在纤芯外侧设置低折射率环形区以去除高阶模，通过保持环形区和纤芯的折射率差以保证光纤的低连接损耗。采用有限元法分析了光纤的基模弯曲损耗和高阶模的束缚损耗。采用光束传播法分析了微结构光纤与普通单模光纤的连接损耗。计算结果表明：这种新型光纤的弯曲损耗不仅满足G.657 A1标准的要求，且与标准单模光纤的连接损耗小于0.08 dB。
光纤光学 弯曲损耗 连接损耗 模场直径 有限元法 中国激光
2013, 40(s1): s105003
