常州大学微电子与控制工程学院, 江苏 常州 213164
针对目前使用的光纤中普遍存在的色散问题，利用有限元法并结合 COMSOL Multiphysics 仿真软件设计了一种双芯圆形液体掺杂的光子晶体光纤。研究结果表明，随着空气孔直径 d1 与空气孔层间距 Λ 的比值 d1/Λ 变小，有效折射率的最大变化率和色散逐渐向长波长方向移动；随着中心孔直径 d2 变大，有效折射率的最大变化率和色散的最小值也逐渐向长波长方向移动；此外，随着掺杂液体折射率 nL 增大，有效折射率的最大变化率和色散的最小值同样逐渐向长波长方向移动。当 Λ=1550μm、d1/itΛ=0.7、d2/Λ=0.833 以及 nL=1.753 时, 可在 1550 nm 处获得 －132720 ps·nm－1·km－1 的大负色散值。
非线性光学 色散补偿 光子晶体光纤 负色散系数 nonlinear optics dispersion compensation photonic crystal fiber negative dispersion coefficient
强激光与粒子束
2021, 33(11): 113001
1 西安科技大学理学院, 陕西 西安 710054
2 中国科学院国家授时中心中国科学院时间频率基准重点实验室, 陕西 西安 710600
相位补偿是脉冲压缩和产生超短激光脉冲的关键技术之一。首先通过类比菲涅耳波带片在空间中的相位函数,理论上证明菲涅耳二元相位整形方案可以实现类似透镜的功能,可以在频域中引入负二次光谱相位(负色散)。然后利用所提方案补偿啁啾脉冲的色散,从而将其变为变换受限脉冲,使其脉宽压缩到变换受限的时间宽度。所提方案仅与二次相位有关,不依赖于光谱振幅,因此对具有对称性分布的各种脉冲形状均适用。最后给出常见的高斯脉冲与方波脉冲的数值计算结果,在理论上验证所提方案的正确性。所提方案为啁啾脉冲压缩提供一种新的思路和方法,并可以拓展到有关色散补偿的其他领域中。
超快光学 脉冲压缩 二元相位整形 菲涅耳波带片 负色散 相位补偿 激光与光电子学进展
2020, 57(19): 193201
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
1 宝鸡文理学院物理与光电技术学院, 陕西 宝鸡 721016
2 宝鸡市超快激光与新材料工程技术研究中心, 陕西 宝鸡 721016
设计了一种新型高负色散光子晶体光纤,其纤芯由三根空气柱形成,三种 孔径大小不同的空气柱以六角点阵方式排列。基于全矢量有限元法,结合各向异 性完美匹配层边值条件对光子晶体光纤的色散、模场、非线性、约束损耗和双折射 等特性进行了数值计算。结果表明光纤结构参数Λ、d、d1、d2分别为1.15、0.88、0.83、1.14μm时, 该光纤在低损耗通信窗口C波段呈现高负色散,在波长1.55μm处负色散值、双折射、约束损耗、 非线性系数分别为-11660 ps·km-1·nm-1、2.03×10-3、10-3 dB·km-1、 7.33 km-1·W-1。可见该光纤在低损耗通信窗口C波段呈现高负色散、低损耗、高双折射、低非线性, 具有很好的色散补偿能力,有望在光通信系统中获得应用。
纤维与波导光学 高负色散 全矢量有限元法 低损耗 fiber and waveguide optics high negative dispersion full vector finite element method low loss
济南大学物理科学与技术学院，山东 济南 250022
设计了一种具有高双折射和高负色散特性的光子晶体光纤。在包层中，采用压缩三角格子和两种不同大小椭圆空气孔。基于超格子构造法，研究了光子晶体光纤的结构参数对双折射特性和色散特性的影响。数值研究结果表明：双折射在1.1~1.9 μm的宽波段范围内达到10-2的高数量级，色散在1.4~1.8 μm的宽波段范围内实现了高负色散,而且在传输窗口波长1.55 μm处，双折射可达到3.4×10sup>-2，x-和y-偏振基模色散分别为-127 ps/nm/km和 -428 ps/nm/km。此外，双折射、色散和有效面积特性随光子晶体光纤结构的变化也进行了详细的研究。基于其高双折射和高负色散特性，此种光纤可以广泛用于色散补偿光纤和偏振依赖型通讯系统。
光子晶体光纤 高双折射 高负色散 超格子构造法 photonic crystal fiber high birefringence negative dispersion squeezed lattice method
针对目前广泛使用的G.652光纤中存在的色散问题,设计了一种圆形结构的双芯色散补偿型光子晶体光纤,并运用COMSOL Multiphysics 4.4对其进行仿真模拟。研究表明,当空气孔孔径d增大时,色散的最小值会向长波长区移动,同时最小色散值的绝对值会逐渐增大;当层与层间距Λ增大时,色散的最小值会向长波长区移动,但是最小色散值的绝对值会逐渐减小;当填充液体折射率nL增大时,色散的最小值会向短波长区移动,同时最小色散值的绝对值会逐渐增大。当d=1.140 μm,Λ=1.500 μm,nL=1.350时,在传输波长1 550 nm处可以得到大约-17 000 ps／(nm·km)的大负色散值,可以对相当于自身长度850倍的G.652单模光纤进行色散补偿。
信息光学 色散补偿 光子晶体光纤 负色散系数 Information Optics Dispersion compensation Photonic crystal fiber Negative dispersion coefficient
北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室, 北京 100876
介绍了国内外光子晶体光纤（PCF）研究的新进展，涉及到大负色散PCF研究、光子带隙型PCF的带隙与模式研究、利用PCF的波长可调节有效频率变换、基于PCF的可见光波段平坦超连续谱(SC)和高效宽带切伦科夫辐射(CR)的产生等，并介绍了近期在PCF相关理论和实验方面研究进展，包括PCF的数值分析新方法，极大负色散的PCF、反共振引导型PCF（ARG-PCF）和三种高非线性PCF的研究与设计，利用所设计的新型PCF，在实验上实现波长可调节的高效反斯托克斯信号转换，产生了470~805 nm范围内的平坦SC，产生了可见光波段高效和宽带的CR等。
光子晶体光纤 大负色散 光子带隙 频率变换 超连续谱 切伦科夫辐射
1 Key Lab of All Optical Network and Advanced Telecommunication Network of EMC, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
2 Shandong Weifang Huaguang Precision Machinery Co., Weifang 261031, China
Frontiers of Optoelectronics
2009, 2(2): 170
烟台南山学院电子工程学院,山东 龙口 265713
设计了一种改进的正方形格点双芯负色散光子晶体光纤,其包层是由在纯硅背景上以正方形格点排列的三种大小不同的空气孔构成,这些空气孔和中心的缺陷形成了这种负色散光子晶体光纤的双芯。用频域有限差分法对其分析表明,该光子晶体光纤具有宽带负色散的特性。当相邻空气孔间距取2.05 μm,空气孔直径分别取1.9 μm,1.3 μm,0.9 μm时,可在1.55 μm处实现宽带负色散,其半峰全宽超过了300 nm。这种光纤可用于波分复用光纤通信系统中的宽带色散补偿。
光纤光学 光子晶体光纤 负色散 频域有限差分方法 fiber optics photonic crystal fiber (PCF) negative dispersion finite difference frequency domain (FDFD) method
