1 河北工业大学 电子信息工程学院先进激光技术研究中心, 天津
2 河北省先进激光技术与装备重点实验室, 天津
3 天津市电子材料与器件重点实验室, 天津
光纤在信息通信领域的研究越来越广泛, 而光纤中的模式识别技术为光纤模式分类提供了一种简洁的方法。通过阶跃光纤中波动方程的标量解, 对横电波(TE)模式, 横磁波(TM)模式, 混合波(HE, EH)模式进行分类, 在此基础上对特种光纤如多包层Bragg光纤, 光子晶体光纤等具有代表性的光纤进行了仿真研究。以先前研究者提出的模式分类方法为依据, 结合模式的电场线分布图和Ez方向的电场强度分布图, 提出了一种具有普适性的模式分类方法, 有助于研究者对光纤做进一步的探究。
光纤 多包层Bragg光纤 光子晶体光纤 模式识别 optical fiber multi-clad Bragg fiber photonic crystal fiber mode recognition
1 湖北文理学院机械工程学院, 湖北 襄阳 441053
2 武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室, 湖北 武汉 430070
制备了交叉螺旋微结构的光纤光栅氢气传感器。利用飞秒激光在布拉格光纤光栅(FBG)包层加工出交叉螺旋微槽,采用水热法制备片状Pt-WO3粉末,在微结构光纤光栅表面镀Pt-WO3膜,对比无微结构探头,螺旋微结构探头增大了传感器灵敏度,微结构探头灵敏度是无微结构探头的1.55倍。通过理论数值计算传感器灵敏度,探讨仿真值与实验结果差异性。制备的传感器具有灵敏度高、响应速度快、重复性好的特点,具有监测氢气泄漏的应用前景。
传感器 飞秒激光 氢气传感器 Bragg光纤光栅 微结构 中国激光
2019, 46(12): 1210001
1 燕山大学 信息科学与工程学院, 河北 秦皇岛 066004
2 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
提出一种新的光纤光栅综合方法，将Bragg光纤光栅的层剥离综合算法与光纤叠栅理论结合起来，层剥离综合算法根据需要的反射谱计算出光纤光栅的折射率分布，用多个带切趾函数的光纤叠栅来拟合这个折射率分布，通过改变各叠栅中的相关参数，可以得到适合需要的反射谱，相对误差一般小于4.0%。该方法具有简单、快速、易于实现的特点。
Bragg光纤光栅 光栅综合 层剥离算法 光栅叠栅 fiber Bragg grating grating synthesis layer-peeling algorithm superimposed fiber grating
1 宿州学院 信息工程学院, 安徽 宿州 2340001
2 安徽大学 电子信息工程学院, 安徽 合肥 230601
针对飞秒光脉冲全光纤化传输的需求, 研究了空心Bragg光纤单基模传输的特性。进而设计了一款空心Bragg光纤, 用于中心波长在1.550μm的飞秒脉冲单基模传输。为了解决空心Bragg光纤在工作窗口色散过大的问题, 通过合理的引入缺陷层调节空心Bragg光纤单基模传输的色散特性, 使其在工作窗口低色散或零色散传输。仿真结果表明, 空心Bragg光纤在1.45μm至1.65μm的带宽范围内都可以维持单基模、低色散或零色散传输, 完全满足脉宽为100飞秒的光脉冲全光纤化传输的需求。
飞秒脉冲传输 空心Bragg光纤 单基模 缺陷层 大带宽 低色散 femtosecond pulse transmission hollow Bragg fiber single fundamental mode defect layer broad-band low dispersion
1 安徽大学 江淮学院, 安徽 合肥 230061
2 安徽大学 电子信息工程学院, 安徽 合肥 230061
针对空心单模Bragg光纤在1.55μm附近表现出非常大的正色散, 研究了包层缺陷层对空心单模Bragg光纤色散的调节作用。利用光学软件FDTD Solutions对缺陷层空心单模Bragg光纤的模式耦合特性进行分析;对比分析普通空心单模Bragg光纤和缺陷层空心单模Bragg光纤的色散曲线;讨论了包层缺陷层结构参数对空心单模Bragg光纤的色散调节作用。
空心单模Bragg光纤 包层缺陷层 模式耦合 色散 色散调节 hollow single-mode bragg fiber defect layer mode coupling dispersion dispersion accommodation
1 南京邮电大学 电子与光学工程学院、微电子学院，南京 210023
2 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室，西安 710119
布拉格(Bragg)光纤是一种由空气孔芯和高低折射率介质层交替周期性排列的包层两部分构成的一维光子晶体光纤。文章以碲酸盐玻璃为基质，设计了一种高折射率实芯Bragg光纤，并采用传输矩阵法和Bloch理论数值研究了其传输特性，获得了实芯Bragg光纤的结构参数与其模场分布、色散特性等传输特性之间的关系。仿真实验结果表明，当Bragg光纤的填充率d/Λ为0.15、半径R为5 μm、折射率差Δn为0.02、周期Λ为1.2 μm和包层为3个周期时，Bragg光纤在1 064 nm零色散波长附近具有最平坦的色散特性，同时还具有非常低的传输损耗，损耗值为0.775 dB/m。
高折射率实芯 Bragg光纤 传输矩阵 传输特性 色散平坦 HIC Bragg fiber transfer matrix transmission characteristics flat chromatic dispersion
1 安徽大学 电子信息工程学院, 安徽 合肥 230061
2 安徽新华学院 电子通信工程学院, 安徽 合肥 230088
针对超强能量密度的飞秒脉冲很难在传统光纤中传输的情况, 设计了一款用于高功率飞秒脉冲传输的空心单模Bragg光纤。首先基于一维光子晶体的光子禁带特性选择了制作空心Bragg光纤的材料, 接着利用光学软件FDTD Solutions分析了光纤各结构参数对光纤模式的影响, 并对传输特性进行了分析。随后, 通过在光纤包层中引入缺陷层的方法对其进行了进一步的优化, 有效调控了该款光纤的色散曲线分布。经全带宽扫描可知, 该款空心Bragg光纤单模传输的带宽达100 nm, 完全满足了100 fs光脉冲的传输要求。
空心Bragg光纤 高功率飞秒脉冲 单模传输 hollow Bragg fiber high-power femtosecond pulses single-mode transmission 红外与激光工程
2017, 46(9): 0922005
1 忻州师范学院电子系, 山西 忻州 034000
2 北京交通大学 光波技术研究所, 北京 100094
对Bragg光纤中包层制造误差对导模特性的影响进行了深入的分析和研究, 给出了一般N层波导中模式场标量波动方程求解的传输矩阵方法, 并将其应用在Bragg光纤模式场的分析当中。分别研究了Bragg包层存在折射率误差和厚度误差时对光纤基模模式场的有效折射率、模场半径和芯区功率占比的影响, 并利用统计的方法分析了不同制作误差时导模特性的相对变化。折射率误差在1‰的水平时, 基模有效折射率、模场半径和芯区功率占比的方差水平为1.55×10-4、1.04×10-1和1.79×10-2; 厚度误差在2%的水平时模式场参量的方差水平分别为3.61×10-5、1.84×10-2和2.35×10-3。
Bragg光纤 制作误差 传输矩阵 Bragg fiber fabrication error transfer matrix
国防科学技术大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
受激拉曼散射(SRS)是制约光纤激光器功率进一步提升的重要因素之一。提出利用啁啾倾斜Bragg光纤光栅(CTFBG)抑制SRS, 针对1018 nm光纤激光SRS信号设计并制作了1066 nm啁啾倾斜光纤光栅, 搭建实验系统, 对拉曼信号滤除效果进行了验证。结果表明, 设计的CTFBG对1级SRS信号的抑制接近20 dB, 取得了很好的效果。研究结果对利用CTFBG抑制大功率光纤激光振荡器和放大器中的SRS, 进一步提高光纤激光的效率和输出功率具有一定意义。
光纤光学 倾斜Bragg光纤光栅 光纤激光器 受激拉曼散射
1 安徽科技学院 数理与信息工程学院, 安徽 凤阳 233100
2 蚌埠学院 机械与电子工程系, 安徽 蚌埠 233000
3 燕山大学 信息科学与工程学院, 河北 秦皇岛 066004
将负折射率材料引入到空芯Bragg光纤包层中,形成具有正负折射率介质层交替的空芯Bragg光纤, 运用传输矩阵理论对该Bragg光纤的束缚损耗特性进行分析和计算, 并与传统的全正折射率介质层Bragg光纤的束缚损耗进行对比。结果发现: 在最低损耗方面含负折射率材料的空芯Bragg光纤没有表现出任何优势, 但在最低损耗点附近的损耗小于全正折射率介质层Bragg光纤, 损耗曲线比较平滑, 并且传输波长范围较宽; 当空气作为一个介质层的材料时, 两种Bragg光纤的束缚损耗特性几乎一致; 当减小包层折射率对比时出现了与全正折射率介质层Bragg光纤不同的现象, 损耗曲线变的更为平滑, 说明传输波长范围变宽了。
导波光学 负折射率 Bragg光纤 束缚损耗 guided wave optics negative refractive index Bragg fiber leakage loss
