强激光与粒子束
2021, 33(9): 091005
1 安徽工业大学 材料科学与工程学院, 安徽 马鞍山243032
2 杭州电子科技大学 创新材料研究院, 杭州 310012
光子晶体光纤(PCF)的内部结构及材料对传输特性具有重要影响, 构建PCF的仿真模型能够快速有效地优化光纤的设计和缩短研制周期。采用全矢量有限元数值仿真方法, 研究了结构参数对PCF的模式特征、双折射、非线性、有效面积、限制损耗和色散等特性指标的调控机制, 并通过在纤芯中心位置引入轴对称分布椭圆形空气孔的方式, 实现了在1.55 μm波长处获得了高达1.39×10-2的双折射、10-7量级的限制损耗和高达37.98 W-1·km-1、44.39 W-1·km-1的HE■■、HE■■非线性系数, 以及在0.8~2.0 μm波段获得了色散值为-1.3±0.3 ps/(km·nm)的近零色散平坦。
光子晶体光纤 色散平坦 限制损耗 高非线性 photonic crystal fiber flat dispersion limiting loss high nonlinearity
1 萍乡学院 机械电子工程学院, 江西 萍乡 337055
2 赣南师范大学 物理与电子信息学院, 江西 赣州 341000
设计了一种对称椭圆空气孔缺陷的光子晶体光纤,采用全矢量有限元法, 研究了该结构光纤基模的电场分布、双折射、色散、非线性及限制损耗等特性。结果表明：基模能量大部分限制 在光纤的纤芯。在λ=1550 nm, Λ=3.0 μm时,光纤基模的双折射达到了3.327×10-2, 并且色散值几乎为零,同时非线性系数值也达到 46.36 W-1·km-1,此外基模的 x 偏振和 y 偏 振的限制损耗分别达到为 4.907×10-7 dB/km和 6.819×10-7 dB/km。 在入射波范围为 0.60 ～1.80μm时, 该光纤在可见波段和近红外波段存在两个零点色散波长,且零点色散波长的位置随 Λ 的增大而向长波方向移动。 基于这种高双折射、高非线性系数、双零色散、低损耗的光子晶体光纤,在光纤传感、光纤通信、色散控制及非线性光学等领域都具有广阔的前景。
光纤光学 光子晶体光纤 高双折射 高非线性 双零色散 低损耗 有限元法 fiber optics photonic crystal fiber high birefringence high nonlinearity two zero-dispersion low loss finite element method
2湖南城市学院信息与电子工程学院, 湖南 益阳 413002
利用分步傅里叶方法,数值模拟了强非局域非线性介质中两种空间位置相反的Airy光束在不同振幅、截断系数和非局域程度条件下产生的脱落孤子演化。研究结果发现:当光束的振幅增大、截断系数减小和介质的非局域系数减小时,正Airy光束不但主峰能够产生脱落孤子,其旁瓣也能产生脱落孤子,从而导致孤子数目进一步增加。无论振幅、截断系数和非局域系数如何变化,反Airy光束只能在主峰处产生一个脱落孤子,其旁瓣都不能产生脱落孤子。通过调控Airy光束的振幅、截断系数和介质的非局域系数可控制脱落孤子的产生和数目。
非线性光学 Airy光束 强非局域 高非线性 演化 激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041902
1 萍乡学院机械电子工程学院, 江西 萍乡 337055
2 赣南师范大学物理与电子信息学院, 江西 赣州 341000
设计了一种中心带有椭圆空气孔缺陷的光子晶体光纤，采用全矢量有限元法研究了该光纤基模的电场分布、双折射、色散、非线性及限制损耗等特性。结果表明，电场能量被束缚在光纤的纤芯。在λ=1.55 μm处，光纤的双折射为5.958×10-2，达到10-2数量级；在1.50~1.60 μm波段范围内，色散值在（-549.2±5） ps/(nm·km)范围内，具有高负平坦色散。此外，该光纤的x偏振基模的非线性系数为46.82 W-1·km-1，低损耗值为5.413×10-4 dB/km，并且在y方向上两个基模偏振态的限制损耗是x方向的6423倍。该光子晶体光纤具有高双折射、高非线性、高负平坦色散、低损耗的特点，在光纤传感、偏振控制、色散补偿及非线性光学等领域具有广阔的应用前景。
光子晶体光纤 高双折射 高非线性 负色散 低限制损耗 有限元法 激光与光电子学进展
2018, 55(7): 070604
上海市现代光学系统重点实验室，上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093
为了同时获得高双折射和色散平坦特性的光子晶体光纤，本文提出了一种包层以椭圆空气孔为纤芯，四周环绕正方形空气孔的光子晶体光纤结构。基于不同纤芯椭圆率、不同纤芯填充材料，对所提光子晶体光纤结构的双折射、色散、非线性等性能进行了讨论。结果表明，在波长1.55 μm 处，当纤芯椭圆率不同，填充材料相同时，最大双折射值为0.37，最大非线性系数值277.76 W-1×km-1；当纤芯填充材料不同，椭圆率相同时，最大双折射值为0.34，最大非线性系数值为307 W-1×km-1。在波段1.26 μm～1.8 μm范围，色散呈现出近零色散平坦特性，变化范围不超过±12.5 ps/(nm×km)，带宽0.6 μm。
光子晶体光纤 正方形空气孔 高双折射 高非线性 photonic crystal fiber square air hole high birefringence high nonlinearity
合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥230009
提出了一种具有中心缺陷孔的新型非对称椭圆光子晶体光纤，采用全矢量有限元法研究了其双折射、色散和非线性等特性。通过改变第一层椭圆孔的角度，加强了结构的双折射性能，同时还能改善结构的色散表现。分析计算结果得出，设计合适的结构参数可在波长1.55 μm处获得3.05×10-2的高双折射，同时在X和Y偏振方向获得较高非线性系数。此外，在保持高双折射的同时，此PCF也可获得1 000~1 550 nm近550 nm的负色散平坦区。该新型近红外波段的高双折射高非线性负平坦色散的光子晶体光纤在偏振控制、非线性光学及光纤通信等领域具有广泛的应用前景。
光子晶体光纤 全矢量有限元法 双折射 非线性 photonic crystal fiber the full vector finite element method high birefringence high nonlinearity
1 宁波大学信息科学与工程学院高等技术研究院红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
2 浙江万里学院电子信息学院, 浙江 宁波 315100
3 邵阳学院电气工程系, 湖南 邵阳 422004
4 CREOL, The College of Optics & Photonics, University of Central Florida, Orlando, United States
硫系玻璃材料具有极高的线性和非线性光学性能，在此基础上制备的悬吊芯结构的硫系光纤较之石英玻璃光纤或普通结构硫系玻璃光纤具备非线性更高、零色散点可调和红外透过光谱宽等特性，因此在红外波段的光谱展宽及化学生物传感等方面均具有非常重要的应用潜能。根据硫系玻璃悬吊芯光纤及超连续(SC)谱的研究发展，提出一种通过挤压高纯块状硫系玻璃制备理想结构的四孔硫系玻璃悬吊芯光纤的方法。该新型机械挤压法保证了玻璃性能稳定和光纤结构可调的特性。获得了低损耗(波长为3.8 μm 处的损耗仅为0.17 dB/m)的硫系悬吊芯光纤，此外分别测试了玻璃和光纤的相关光学性能。进一步讨论了As2S3玻璃样品的可见及红外透过性能及光纤的传输损耗谱、传输模式，利用中红外光参量放大激光光源(OPA) 抽运光纤，获得了SC 谱的产生，其展宽光谱在红外区域最宽可达3000 nm(1500~4500 nm)，理论展宽可达6000 nm。
光纤光学 硫系悬吊芯光纤 挤压法 高非线性 超连续谱 光学学报
2015, 35(12): 1206004
