高双折射率光子晶体光纤
10.17高双折射结构
高双折射光子晶体光纤1.《矩形孔光子晶体光纤》2011基于非对称的光纤包层结构:光纤包层引入矩形孔,双折射可达10-2.参考文献:采用小圆孔组合成非圆孔(包括矩形孔)光子晶体光纤的方法2.《V 形高双折射光子晶体光纤特性研究》2011在1550nm波段,双折射可达1.225*10-2. 在可见光和近红外波段实现了两个零色散波长。
3. 《高双折射双芯光子晶体光纤特性》2012(有较多参考文献,有应用)双折射达到10-2,耦合长度0.1367mm,在1.0—1.6um有超平坦色散。
设计出了光纤长度为2741.93μm、消光比达27dB的偏振分束器,以及光纤长度为5483.86μm的与偏振方向无关的光纤耦合器。
4.《基于椭圆孔包层和微型双孔纤芯的新型高双折射光子晶体光纤》2011通过同时在包层和纤芯引入非对称性,获得了较高的双折射和极低的限制损耗.提供了一种新的光子晶体光纤设计方法,即通过同时在包层和纤芯引入新结构来同时获得高双折射和低损耗.本文罗列较多参考文献5.《八边形高双折射双零色散点光子晶体光纤特性分析》2012在波长0.8~2um范围内双折射达10-3,并且满足两个零色散点要求,非线性系数为10-2。
6.《高双折射光子晶体光纤的特性研究》2012双折射达到10-2偏振分束器1.《短长度的双椭圆纤芯光子晶体光纤偏振分束器》2012在工作波长1550nm处,光纤长度为544um时,可实现偏振光的分离,消光比-43.75dB,消光比小于-10dB的带宽为80nm。
有较多参考文献。
2.《混合导光双芯光子晶体光纤及分束器》2012利用所设计的混合导光双芯光子晶体光纤制作的偏振分束器,其长度为5.2 mm,在31 nm 带宽范围内,分光比小于-30 dB;在60 nm 带宽范围内,分光比小于-20 dB。
包层为三角晶格结构排列,其余包层气孔直径为d,深色区域为所填充的高折射率柱;通过去掉两个相邻的高折射率柱形成纤芯A\B.3.《双矩形纤芯光子晶体光纤偏振分束器》2012在工作波长为1.55 μm,光纤长度为 1 659 μm 时,两个纤芯在X、Y 方向偏振光的隔离度分别达到了-41.3 dB 和-39.1 dB,隔离度小于-10 dB 的带宽超过了80 nm罗列文献较多《矩形晶格结构双芯光子晶体光纤偏振分束器的研究》20084.《A novel polarization splitter based on dual-core hybrid photonic crystal fibers》2010在光纤长度为4.72mm,工作范围为1.53-1.72um时,消光比优于-20dB,带宽高达190nm。
一种高双折射大模场面积的光子晶体光纤
mo d e o p e r a t i o n,a l a r g e mo d e — a r e a p h o t o n i c c r y s t a l f i b e r wi t h h i g h b i r e f r i n g e n c e wa s p r o p o s e d .Th e f i b e r c l a d d i n g i s f o r me d b y f o u r r i n g s o f c i r c u l a r a i r h o l e s wi t h t r i a n g u l a r l a t t i c e ,a n d t h e f i b e r c o r e i s c o mp o s e d o f e l l i p t i c a l h o l e s wi t h r e c t a n g u l a r l a t t i c e .Th e i n f l u e n c e s o f s t r u c t u r a 1 p a r a me t e r s o n e f f e c t i v e mo d e ~ a r e a ,b i r e f r i n g e n c e ,c o n f i n e me n t l o s s ,b e n d i n g l o s s ,a s we l l a s s i n g l e mo d e o p e r a t i o n o f t h e f i b e r we r e i n v e s t i g a t e d .Nu me r i c a l i n v e s t i g a t i o n d e mo n — s t r a t e d t h a t b i r e f r i n g e n c e o f 4 . 4 7× 1 0 ~ ,e f f e c t i v e mo d e - a r e a o f 3 7 7 u m ,c o n f i n e me n t 1 O S S o f 0 . 0 8 d B ・k m a n d a l l o wa b l e b e n d i n g r a d i u s o f 0 . 1 5 6 m a t t h e wa v e l e n g t h o f 1 . 5 5 F m c a n b e a c h i e v e d b a s e d o n t h e c h o i c e o f p a r a me t e r s o f t h e f i b e r .Be s i d e s ,a s i n g l e p o l a r i z a t i o n s i n g l e mo d e p h o t o n i c c r y s t a l f i b e r wi t h l o w c o n f i n e me n t l o s s o p e r a t i n g O ~ v e r t h e wa v e l e n g t h r a n g i n g f r o m 1 . 3 t o 1 . 6 8“ m wa s a l s o p r o p o s e d wi t h mo r e d e t a i l e d d e s i g n . Th i s d e s i g n o v e r — c o me s p r o b l e ms ,s u c h a s p o l a r i z a t i o n c r o s s t a l k,p o l a r i z a t i o n mo d e d i s p e r s i o n,p o l a r i z a t i o n d e p e n d e n t l o s s .
具有高双折射光子晶体光纤特性分析与研究
具有高双折射光子晶体光纤特性分析与研究具有高双折射光子晶体光纤特性分析与研究摘要:光子晶体光纤作为一种新兴的光纤传输技术,在光通信、光传感等领域具有广泛的应用前景。
本文通过对具有高双折射特性的光子晶体光纤的研究与分析,从光纤的制备过程、光纤的传输特性、光纤的偏振相关特性等方面进行了深入的阐述与探讨。
1. 引言在光通信和光传感领域,光纤作为一种重要的传输介质,以其带宽大、传输损耗小等优势而备受关注。
传统的光纤具有单折射特性,然而在某些应用中,需要一种具有高双折射特性的光纤来满足特定的传输需求。
光子晶体光纤作为一种新型的光纤结构,在光传输中具有独特的优势,具有高双折射特性的光子晶体光纤更是引人注目。
2. 光子晶体光纤的制备过程光子晶体光纤的制备通常采用光纤拉制技术。
首先,通过高纯度的石英玻璃材料制备光纤的芯杆材料,然后通过拉伸和熔融等工艺形成一种具有周期性微结构的光子晶体结构。
制备过程中的参数调控直接影响光子晶体光纤的性能,例如芯杆材料的纯度、拉伸速度、拉伸温度等。
3. 光子晶体光纤的传输特性与传统的单模光纤相比,具有高双折射特性的光子晶体光纤在传输中表现出独特的特性。
首先,光子晶体光纤具有较大的模场面积,可以实现更低的非线性效应和更低的色散效应。
其次,光子晶体光纤具有高度的模式选择性,可以实现光波在特定频率范围内的选择性传输。
此外,光子晶体光纤还具有较低的损耗和高的带宽等优点。
4. 光子晶体光纤的偏振相关特性光子晶体光纤的偏振相关特性是其独特性能的重要组成部分。
具有高双折射特性的光子晶体光纤能够实现偏振保持和调控等功能。
通过调节光子晶体光纤的结构参数,可以实现对特定偏振模式的选择传输,实现偏振编码和解码等应用。
5. 应用前景与展望在光通信、光传感等领域,具有高双折射特性的光子晶体光纤具有广阔的应用前景。
其高度的模式选择性和低损耗特性使其在多通道传输、色散补偿等方面具备重要的应用潜力。
此外,光子晶体光纤还可以应用于光传感领域,通过光纤中的微小结构变化实现对环境参数的高灵敏度检测。
高双折射光子晶体光纤基础知识
3.1折射率导模型光子晶体保偏光纤等效椭圆芯光子晶体保偏光纤椭圆孔光子晶体保偏光纤空气孔大小不一致的光子晶体保偏光纤双折射可调的非对称大气孔光子晶体保偏光纤椭圆孔正方形或矩形点阵的光子晶体保偏光纤正交方向气孔间距不一致的光子晶体保偏光纤3.2光子带隙型光子晶体保偏光纤空芯光子带隙型保偏光纤(HC-PBG-PM-PCF)基于高双折射光子晶体保偏光纤的许多优点,在未来的相干光通信系统、新型超宽激光偏振光源、新型光纤器件,例如光纤传感器、光纤偏振器、光波分复用器、光调制器和水听器等相干检测器以及光纤陀螺方面将发挥很大的作用。
部分PMPCF英文文献参考资料A. Ortigosa-Blanch, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, J. Arriaga,B. J. Mangan, T. A. Birks, and P. S. J. Russell, "Highly birefringent photonic crystal fibers," Opt. Lett. 25, 1325-1327 (2000).K. Suzuki, H. Kubota, S. Kawanishi, M. Tanaka, and M. Fujita, "Optical properties of a low-loss polarization-maintaining photonic crystal fiber," Opt. Express 9, 676-680 (2001),/oe/abstract.cfm?URI=oe-9-13-676.T. P. Hansen, J. Broeng, S. E. B. Libori, E. Knudsen, A. Bjarklev, J. R. Jensen, and H. Simonsen, "Highly birefringent index-guiding photonic crystal fibers," IEEE Photon. Technol. Lett. 13, 588-590 (2001).J. R. Folkenberg, M. D. Nielsen, N. A. Mortensen, C. Jakobsen and H. R. Simonsen, "Polarization maintaining large mode area photonic crystal fiber," Opt. Express 12, 956-960 (2004).A. Ortigosa-Blanch, A. Diez, M. Delgado-Pinar, J. L. Cruz, and M. V. Andres, "Ultrahigh birefringent nonlinear microstructured fiber," IEEE Photon. Technol. Lett. 16, 1667-1669 (2004).W. Belardi, G. Bouwmans, L. Provino, and M. Douay, “Form-induced birefringence in elliptical hollow photonic crystal fiber with large mode area,” IEEE J. Quantum Electron. 41, 1558-1564 (2005).J. R. Folkenberg, M. D. Nielsen and C. Jakobsen, "Broadband single-polarization photonic crystal fiber,"。
高双折射低损耗光子晶体光纤的制作流程
一种高双折射低损耗光子晶体光纤,包括纤芯和包层,纤芯由光纤中心部位的背景材料、四个圆孔a和两个圆孔b共同构成的纤芯高折射率区域,其在纤芯处呈两个圆孔a夹一个圆孔b的两列并行排列的微结构纤芯;包层为包围纤芯且直径相同且呈正八边形周期性排列的圆形空气孔构成的区域共四层,最内层圆形空气孔与四个圆孔a外切。
本技术的优点是:该光纤引入微结构纤芯,具有二维旋转对称性,模式双折性能高,比普通的光子晶体光纤高出一个数量级达到10-1;该光纤的限制损耗超低为10-6dB/km量级,适用作制作色散补偿光纤;选用As2Se3作为背景材料,具有大的负色散特性,性能更加优秀且易于操作。
技术要求1.一种高双折射低损耗光子晶体光纤,其特征在于:包括纤芯和包层,包层折射率低于纤芯;纤芯由光纤中心部位的背景材料As2Se3、四个圆孔a和两个圆孔b共同构成的纤芯高折射率区域,其中圆孔a的直径大于圆孔b的直径,四个圆孔a和两个圆孔b在纤芯处呈两个圆孔a夹一个圆孔b的两列并行排列的微结构纤芯;包层为包围纤芯且直径相同且呈正八边形周期性排列的圆形空气孔构成的区域,周期性排列的圆形空气孔共四层,最内层圆形空气孔与四个圆孔a外切。
2.根据权利要求1所述高双折射低损耗光子晶体光纤,其特征在于:所述圆孔a的直径为0.56μm、圆孔b的直径为0.44μm;圆形空气孔的直径为1μm、空气孔的间距为1.5μm;两列并行排列圆孔的中心距为0.87μm。
3.一种如权利要求1所述高双折射低损耗光子晶体光纤的制备方法,其特征在于步骤如下:1)将一根直径为3mm的As2Se3材料棒研磨成正八棱柱并沿轴线方向钻一个直径为1.6mm的孔,然后将其放在光纤拉丝塔上拉制成直径为0.08mm的正八棱柱丝,拉丝温度为1800-2000℃;2)把上述正八棱柱丝切成长度为25mm的柱丝,然后堆积需要的晶体结构,将其再一次放到光纤拉丝塔中熔合、拉伸制成空气孔间距为1.5μm,得到更细的纤丝;3)将上述纤丝堆积成八边形结构,中心用直径相同的实心柱替换,对实心柱采用超声波打孔法来完成微结构纤芯的制作。
1.55μm高非线性高双折射光子晶体光纤
t h e Mi n i s t r y o f E d u c a t i o n, Ti a n j i n Un i v e r s i t y,T i a n j i n 3 O 0 0 7 2 , C h i n a ;
3 . I n s t i t u t e o f El e c t r o n i c s I n fo r ma t i o n En gi n e e r i n g,Ti a n j i n Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y, Ti a n j i n 3 0 0 0 8 4,Ch i n a)
文献 标 识 码 : A d o i : 1 0 . 3 7 8 8 / O P E . 2 0 1 4 2 2 0 3 . 0 5 8 8
中图 分 类 号 : TN 2 5
Hi g h l y n o n l i n e a r a n d b i r e f r i n g e n t p h o t o n i c c r y s t a l f i b e r a t 1 . 5 5 pm
*C 0 r r P s o ” g a u t h o r,E - ma i l : l u y i n g @t j u . e du . c n
Ab s t r a c t :A ne w t yp e of o pt i mi z e d Ph ot o n i c Cr y s t a l Fi b e r ( PCF)wi t h hi g h b i r e f r i ng e n c e a nd hi gh 精 密 工程
Op t i c s a nd Pr e c i s i o n Engi ne e r i ng
光子晶体光纤简介及原理
光子晶体光纤简介及原理中文摘要: 光子晶体光纤又被称为微结构光纤,近年来引起广泛关注,它的横截面上有较复杂的折射率分布,通常含有不同排列形式的气孔,这些气孔的尺度与光波波长大致在同一量级且贯穿器件的整个长度,光波可以被限制在光纤芯区传播。
光子晶体光纤有很多奇特的性质。
例如,可以在很宽的带宽范围内只支持一个模式传输;包层区气孔的排列方式能够极大地影响模式性质;排列不对称的气孔也可以产生很大的双折射效应,这为我们设计高性能的偏振器件提供了可能。
中文关键字:光子晶体光纤 PCF导光机理 PCF的特性英文摘要: In 1991, the emerging field of photonic crystals led to the development of photonic-crystal fiber which guides light by means of diffraction from a periodic structure, rather than total internal reflection. The first photonic crystal fibers became commercially available in 2000.[8] Photonic crystal fibers can be designed to carry higher power than conventional fiber, and their wavelength dependent properties can be manipulated to improve their performance in certain applications.英文关键字: photonic-crystal fiber光子晶体(PC)是一种介电常数随空间周期性变化的新型光学微结构材料,其概念是1987年分别由S. Jo n和E. Yablonovitch提出来的,就是将不同介电常数的介质材料在一维、二维或者三维空间组成具有光波长量级的折射率周期性变化的结构材料。
高双折射光子晶体光纤的双折射特性及其应用研究的开题报告
高双折射光子晶体光纤的双折射特性及其应用研究的开题报告【摘要】高双折射光子晶体光纤是一种具有特殊光学性质的光学纤维。
其制备过程涉及到光子晶体材料的制备和光纤的拉制工艺等多个环节。
本文将详细介绍高双折射光子晶体光纤的制备和双折射特性,并探究其在光传输和光学传感等领域的应用。
【关键词】高双折射光子晶体光纤;制备;双折射特性;应用。
【引言】光子晶体是由光学周期性介质构成的具有特殊光学性质的材料,在光学传感、光器件等方面具有广泛的应用。
其中光子晶体光纤是一种在光通信和光学传感等领域有着极高研究价值的新型光学纤维。
高双折射光子晶体光纤是其中一种,在光传输和光学传感等领域有着广泛的应用前景。
【正文】1、高双折射光子晶体光纤的制备高双折射光子晶体光纤的制备主要涉及到光子晶体材料的制备和光纤的拉制工艺等环节。
首先需要制备出高质量的光子晶体材料,这是制备高双折射光子晶体光纤的关键步骤。
然后通过拉制工艺将光子晶体材料制成光纤。
在拉制光纤的过程中,需要对温度、拉力等参数进行精细控制,以确保光纤质量的稳定性和光学性能的优异性。
2、高双折射光子晶体光纤的双折射特性高双折射光子晶体光纤是一种具有特殊光学性质的光学纤维。
其双折射特性是指在光纤中传输光的两个主要模式的折射率不同,导致产生了双折射现象。
双折射现象可以用来实现光路可调、光学分波器等光学元件,具有广泛的应用前景。
3、高双折射光子晶体光纤在光传输和光学传感中的应用高双折射光子晶体光纤具有宽带传输、低损耗、小尺寸等优点,因此在光传输和光学传感等方面具有广泛的应用前景。
其中,在光学传感方面,高双折射光子晶体光纤可以用来实现光学分波器、偏振调制器等光学元件,同时还可以用来实现光学传感器,如温度传感器、压力传感器、加速度传感器等。
【结论】高双折射光子晶体光纤是一种具有特殊光学性质的光学纤维,在光传输和光学传感等领域具有广泛的应用前景。
其制备过程需要精细控制多个环节,以保证光纤的性能稳定和优异性。
中红外硫系高双折射光子晶体光纤设计与分析
中红外硫系高双折射光子晶体光纤设计与分析硫系玻璃与石英玻璃相比具有低软化温度、良好成纤性和高非线性折射率,且可以在近红外及中红外波段透光等特性。
近年来,硫系玻璃高双折射光子晶体光纤备受关注,它能突破传统石英基质光子器件工作波长低于2μm拜的限制,在中红外光纤传感、光纤脉冲激光器以及全光网络的实现等领域有着重要的应用。
本文旨在设计新型的适用于中红外波段(3~5μm)硫系高双折射光子晶体光纤(HB-PCF,High Birefringence-Photonic Crystal Fiber)和单模单偏振光子晶体光纤(SPSM-PCF,Single Polarization Single Mode-Photonic Crystal Fiber),研究 HB-PCF 的双折射、有效折射率、拍长、色散、限制损耗和非线性系数等特性和SPSM-PCF的单模单偏振性质。
设计了三种新型的中红外硫系高双折射光子晶体光纤,椭圆V形高双折射光子晶体光纤、菱形孔高双折射光子晶体光纤和圆形包层菱形微孔芯高双折射光子晶体光纤。
使用时域有限差分法对所设计的光子晶体光纤进行数值计算并优化其结构参数。
结果表明椭圆V形光纤结构在最优参数为∧=1.7μm,b=0.85μm,ai=0.5μm,a2=0.28μm时,在波长5μm处双折射可达0.1177;菱形孔光纤结构在最优结构参数为∧=2.0μm,D=1.70μm,H=1.76μm,d=0.4μm时,在波长5μm处双折射可达0.1513,x偏振和y偏振方向上的非线性系数分别为3726w-ikm-1、2585w-ikm-1;菱形微孔芯光纤结构在最优参数为 d=2.2μm、∧=2.2μm、di=0.1μm、d2=0.16μm、∧’=0.40μm,在 3~5μm 双折射变化范围是0.1677~0.1637。
所提出的高双折射光子晶体光纤均属于高双折射水平,为研究新型背景材料的高双折射光子晶体光纤提供了参考。
高双折射率光子晶体光纤的研究进展
(a)一维平面型(b)二维立体型(c)三维空间型1 光子晶体结构示意图的分类方法很多,最常用的是根据导光原理分为如:一类是带隙型光子晶体光纤PBG-PCF),这类PCF的纤芯多为空气孔第18期现代信息科技622020.9包层排列着周期性的空气孔,它的包层折射率高于纤芯折射率,光波在低折射率的纤芯中传输;另一类是全内反射型光子晶体光纤(Total Internal Reflection PCF ,TIR-PCF ),这类PCF 的纤芯为实心,包层材料与纤芯材料通常是一样的,包层上有空气孔,空气孔可以随机排列,也可以按一定规则排列,纤芯的折射率较包层高,主要靠全内反射效应实现导光。
空气芯包层(a )带隙型光子晶体光纤(PBG-PCF )纤芯包层(b )全内反射型光子晶体光纤(TIR-PCF )图2 两种类型PCF 还有其他的分类方法,如按形状分、按照材料分、按照光纤的特性分、按照模式数量分等,这些不同分类的光子晶体光纤可以根据需要进行组合,从而得到结构更为复杂、性能更为优越的PCF 。
2 高双折射率光子晶体光纤2.1 高双折射特性改变光子晶体光纤包层的结构、空气孔的数量及形状等,就可以改变传输的模场、损耗等,使其具有无截止单模传输、高双折射、高非线性等特性[2]。
双折射现象指由于光纤在传输x 和y 两个偏振方向的基模时,产生不同的偏振折射率,使其传播常数β不再相同,公式表示为:Δβ=|βx -βy |其中,βx 、βy 分别表示x 轴和y 轴上的传播常数。
通常用这两个方向上相互正交的偏振模的有效折射率之差B 来表征,称为模式双折射参量,表达式为:--==其中, 和 分别表示两个相互正交模式的有效折射率,k 0表示真空中的波数。
普通单模光纤中B 的数量级为10-6~10-5,高双折射光纤指的是B >10-5。
B 越大,保偏性能越好。
2.2 高双折射光子晶体光纤的优点高双折射光子晶体光纤(Highly Birefringent Photonic Crystal Fibers ,HB-PCF )具有以下优点[2]:设计自由灵活;温度稳定性较好;可保持较宽范围的单模工作波长;可以实现低限制损耗、高非线性等特点,可以用于制作保偏光纤、光纤陀螺等光纤器件,在光纤通信系统中有广泛的应用前景。
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高双折射率光子晶体光纤
——探究新时代通讯的未来
随着人类社会的日益发展,信息交流的重要性愈加彰显。
而在
通讯的领域中,光纤作为信息传输的主要媒介之一,也在不断地
优化与升级。
本文将介绍一种新型的,并探讨其在未来通讯中的
应用前景。
一、的概述
简称 PBF,是一种新兴的光纤新技术。
它采用光子晶体的结构
来制造纤芯,使得纤芯具备高度的双折射率,从而实现更好的光
传输性能。
相比传统的光纤,能够实现更高的带宽和更低的损耗,这也使得它在现代通讯系统中备受青睐。
二、的优势
1.高带宽:的纤芯结构采用了光子晶体的结构,同时也具有高
度的双折射率,这使得它的带宽大大提升,理论带宽可达到
10TB/s,比传统光纤要高出数倍,大大提高了信息传输速率。
2.低损耗:传统光纤在传输过程中也会有一些光信号的损耗,
而的制作材料更加均匀,所以它在传输过程中的光信号损失要比
传统光纤更小。
3.避免信号串扰:由于传统光纤的共振结构,不同波长的信号会在纤芯中相互干扰,从而出现信号串扰。
而采用的纤芯结构为全光子晶体结构,能够实现波长分离,防止信号串扰。
三、的应用前景
1.通讯领域:传统的光纤已经被广泛应用于通讯领域,而的出现则进一步扩大了光通讯的应用范围。
如今的高速互联网或者5G 网络,需要更高效,稳定的信号传输, PBF光纤这种应用前景广阔的技术得到越来越多的厂商和生产商所关注和采用。
2.医疗领域:随着科技的不断发展,医疗领域的设备或手术也更加高效。
在手术过程中,激光切割术在一些领域得到了广泛的应用,如白内障手术、近视眼激光矫正、皮肤减脂等等。
而 PBF 光纤技术的出现为这些激光手术提供了更好的选择,使得激光能够更精准地指向患处。
3.工业领域:高校院所和工业界经过多年的研究,利用构建了一种新型的光纤激光切割设备,成为制造业中重要的加工工具之一,为制造业发展提供了新的动力。
总之,是新一代光纤技术中的代表之一,在未来的现代通讯中将扮演着越来越重要的角色。
它的广泛应用将进一步推动科技的进步和社会的发展。