高双折射光子晶体光纤的特性研究
双折射光子晶体光纤的设计及其特性的研究(精)
双折射光子晶体光纤的设计及其特性的研究英文题名 Design and Study on the Characteristics of Birefringence Photonic Crystal Fiber 关键词光子晶体光纤; 多极法;双折射; 耦合; 色散; 超连续谱; 英文关键词 Photonic crystal fiber; Multipole method; Birefringence; Coupling; Dispersion; Supercontinuum; 中文摘要近年来,光子晶体光纤由于其独特的特性受到了人们的广泛关注。
例如高双折射和偏振保持,奇异色散特性,高非线性,表面增强拉曼效应,大模面积等。
同时,应用光子晶体光纤可以得到许多高性能的光纤型光信号处理器件。
这使得光子晶体光纤成为国际上的研究热点之一。
首先,论文设计了一种双芯高双折射高耦合强度的光子晶体光纤,采用多极法和模式耦合理论对这种双芯光子晶体光纤的特性进行了分析。
与传统双芯光子晶体光纤相比,本文所设计的双芯光子晶体光纤的双折射度和耦合强度随着空气填充率的增加而增加。
因此,这种双芯光子晶体光纤把高双折射和高的耦合强度成功的结合在一起,双折射度达到10-2量级,这对于微型光子器件的研制具有重要意义。
其次,设计了一种改进的高双折射光子晶体光纤,用多极法研究了双折射、色散和限制损耗特性。
数值模拟显示,改进后的光子晶体光纤具有色散平坦的性质。
此外,双折射度比起初的光子晶体光纤大了很多。
并且由于改进后对模场的限制增强,光纤的损耗比起初光子晶体光纤小104倍。
这种改进的光子晶体光纤可以被用作高双折射和色散平坦光纤。
最后,研究了脉冲在双折射光子晶体光纤中的传输。
不同于以往所采用的双折射光子晶体光... 英文摘要 In recent years, photoniccrystal fiber (PCF) has become more attractive because of theirunique properties, such as high birefringence and polarization maintaining, singular dispersion characteristics, high nonlinearity, surface enhanced Raman Effect, large mode area and so on. PCF is a kind of novel optical fiber structure, which has revolutionized fiber optics and attracted extensive attentions. To begin with, a kind of dual-core high birefringence and high coupling degree PCF is proposed in this pap... 摘要 5-6 ABSTRACT 6-7 第1章绪论 11-19 1.1 课题的研究背景和意义 11-12 1.2 光子晶体光纤简介 12-13 1.2.1 折射率引导型光子晶体光纤13 1.2.2 光子带隙型光子晶体光纤 13 1.3 光子晶体光纤的特性 13-17 1.3.1 无截止单模传输特性 13-14 1.3.2 可调节的色散特性 14-15 1.3.3双折射特性 15 1.3.4 高非线性特性 15-16 1.3.5 极大或极小的有效模场面积 16-17 1.4 光子晶体光纤的研究现状 17-18 1.5 论文的研究内容和结构安排 18-19 第2章双芯高双折射光子晶体光纤的性质 19-33 2.1 引言19 2.2 基本理论与方法 19-22 2.3 数值结果及分析 22-32 2.3.1 双折射 23-25 2.3.2 耦合长度25-29 2.3.3 色散 29-32 2.4 本章小结 32-33 第3章改进的高双折射光子晶体光纤 33-39 3.1 引言 33 3.2 理论和模型 33-34 3.3 改进后光子晶体光纤的特性 34-38 3.4本章小结 38-39 第4章超连续谱在高双折射SF6 软玻璃光子晶体光纤中的产生及应用 39-55 4.1 引言 39 4.2 脉冲在光纤中传输的基本理论 39-44 4.2.1 光纤中脉冲传输的基本方程的推导 39-42 4.2.2 几种典型的脉冲波形 42-43 4.2.3 与脉冲传输特性有关的几个重要参数 43-44 4.3 数值模拟结果及分析44-50 4.3.1 SF6 光子晶体光纤的结构44 4.3.2 HBSF6-PCF 的特性 44-47 4.3.3 超连续谱的产生 47-50 4.4 超连续谱的应用 50-53 4.4.1 波形和群速度色散测量 51 4.4.2 超高速通信光源和全光解复用 51 4.4.3 脉冲压缩 51-52 4.4.4 光学相干层析技术 52 4.4.5 超连续谱在激光方面的应用 52-53 4.4.6 光学频率梳53 4.5 本章小结 53-55 结论 55-56 参考文献 56-63 3.4 本章小结 38-39 第4章超连续谱在高双折射SF6 软玻璃光子晶体光纤中的产生及应用 39-55 4.1 引言 39 4.2 脉冲在光纤中传输的基本理论39-44 4.2.1 光纤中脉冲传输的基本方程的推导 39-42 4.2.2 几种典型的脉冲波形 42-43 4.2.3 与脉冲传输特性有关的几个重要参数 43-44 4.3 数值模拟结果及分析44-50 4.3.1 SF6 光子晶体光纤的结构44 4.3.2 HBSF6-PCF 的特性 44-47 4.3.3 超连续谱的产生 47-50 4.4 超连续谱的应用 50-53 4.4.1 波形和群速度色散测量 51 4.4.2 超高速通信光源和全光解复用 51 4.4.3 脉冲压缩 51-52 4.4.4 光学相干层析技术 52 4.4.5 超连续谱在激光方面的应用 52-53 4.4.6 光学频率梳53 4.5 本章小结 53-55 结论 55-56 参考文献 56-63 3.4 本章小结 38-39 第4章超连续谱在高双折射SF6 软玻璃光子晶体光纤中的产生及应用 39-55 4.1 引言 39 4.2 脉冲在光纤中传输的基本理论39-44 4.2.1 光纤中脉冲传输的基本方程的推导 39-42 4.2.2 几种典型的脉冲波形 42-43 4.2.3 与脉冲传输特性有关的几个重要参数 43-44 4.3 数值模拟结果及分析44-50 4.3.1 SF6 光子晶体光纤的结构44 4.3.2 HBSF6-PCF 的特性 44-47 4.3.3 超连续谱的产生 47-50 4.4 超连续谱的应用 50-53 4.4.1 波形和群速度色散测量 51 4.4.2 超高速通信光源和全光解复用 51 4.4.3 脉冲压缩 51-52 4.4.4 光学相干层析技术 52 4.4.5 超连续谱在激光方面的应用 52-53 4.4.6 光学频率梳53 4.5 本章小结 53-55 结论 55-56 参考文献 56-63。
高双折射率光子晶体光纤
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。
一种单芯高双折射光子晶体光纤的性能分析
关键词 ： 光子 晶体光纤 ； 高双折射 ； 有 限元法 ； 低损耗 中图分类号 ： ０ ４ ３ ６ 文献标 志码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ４— ８ ３ ３ ２ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ６— ０ ０ ４ ９— ０ ４
１ 引言
光 子 晶体光 纤 （ Ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｃ ｒ ｙ ｓ ｔ ａ ｌ Ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ ， Ｐ Ｃ Ｆ ） ¨ 是 一种 可 以灵 活调 节结 构 的新 型光纤 ． 自２ ０世 纪 ９ ０年 代 光 子 晶体 光 纤 问世 以来 ， 大量 的研 究表 明 Ｐ Ｃ Ｆ能够 突破传 统 光纤 的许 多 约 束 ， 具有 高 双 折射 、 无 截 止 的单 模 传输 、 色 散 可调及 大模 面 积等 传统 光纤 不存 在 的特 殊性 质 ， Ｉ ４ 而受 到 了 国 内外 专 家学 者 的 广 泛研 究 ． 在 传 统 的光纤 中 ， 组成 基模 的两个 简并 的正 交偏 振模 的模 式折 射率 十分 相 近 ， 从 而 导致 光纤 中的模 场 能量 特别 容 易从 一个 偏 振模耦 合 到另 一个 偏振 模 中去 ， 从而 影 响其传 输 特性 ， 高 双 折射 Ｐ Ｃ Ｆ能 有 效 地解 决 这 一 问题 ． 高 双 折射光 子 晶体 光纤 在光 纤通 讯 和传感 系统 中具有 广泛 的应 用前 景 ． ＿ ５
光子晶体光纤的双折射和偏振耦合特性研究的开题报告
光子晶体光纤的双折射和偏振耦合特性研究的开题报告摘要：光子晶体光纤作为一种新型的光导纤维，由于其具备优秀的光学性能，已经在光通信、传感器、激光器等领域得到广泛的应用。
本文将主要研究光子晶体光纤的双折射和偏振耦合特性，明确其物理机制和影响因素，为其在实际应用中的调制和控制提供科学的依据和理论基础。
关键词：光子晶体光纤，双折射，偏振耦合，物理机制，调制和控制一、问题的提出随着信息技术的不断发展，对于传输、处理和存储信息的需求不断增加。
而光通信作为一种高速、大带宽的通信方式，正逐渐取代传统的电信技术。
其中，光子晶体光纤作为一种具备很多优秀性能的新型光导纤维，在光通信、传感器、激光器等领域得到了广泛的应用。
但是，光子晶体光纤的双折射和偏振耦合特性对其应用带来了一定的限制。
双折射会引起信号的偏移和扩散，偏振耦合会导致信号的损失和交叉干扰。
因此，深入研究光子晶体光纤的双折射和偏振耦合特性，明确其物理机制和影响因素，对其在实际应用中的调制和控制具有重要意义。
二、研究的目的和意义本文旨在研究光子晶体光纤的双折射和偏振耦合特性，明确其物理机制和影响因素，为其在实际应用中的调制和控制提供科学的依据和理论基础。
目的：1.探究光子晶体光纤的双折射现象及其物理机制。
2.研究光子晶体光纤的偏振耦合特性及其影响因素。
3.研究光子晶体光纤的调制和控制方法。
意义：1.为光子晶体光纤的应用提供重要的理论基础。
2.提高光子晶体光纤在光通信、传感器、激光器等领域的应用效率和性能。
3.对于新型光导纤维的研究具有借鉴意义。
三、研究的内容和方法研究内容：1.光子晶体光纤的结构及其光学特性。
2.光子晶体光纤的双折射现象及其物理机制的分析。
3.光子晶体光纤的偏振耦合特性及其影响因素的研究。
4.光子晶体光纤的调制和控制方法的研究。
研究方法：1.基于光学理论和数值模拟方法分析光子晶体光纤的结构和光学特性。
2.采用双折射和偏振分析技术，研究光子晶体光纤的双折射和偏振耦合特性。
《2024年光子晶体光纤光栅折射率传感特性的研究》范文
《光子晶体光纤光栅折射率传感特性的研究》篇一一、引言随着科技的发展，光纤传感技术已成为现代科技领域中的关键技术之一。
其中，光子晶体光纤光栅折射率传感技术因其高灵敏度、高分辨率、高稳定性等优点，受到了广泛关注。
本文旨在研究光子晶体光纤光栅的折射率传感特性，探讨其应用潜力及其优势。
二、光子晶体光纤光栅的基本原理光子晶体光纤光栅是一种具有周期性折射率变化的光纤结构，通过调制光纤内光的传播路径和相位变化来实现信息传输和调制。
其核心原理在于，光在传播过程中与光子晶体结构相互作用，发生干涉和衍射等现象，从而实现对光信号的调制和传输。
三、光子晶体光纤光栅的折射率传感特性1. 折射率传感原理：当外界环境折射率发生变化时，光子晶体光纤光栅的周期性结构会受到影响，导致光的传播路径和相位变化。
通过检测这些变化，可以实现对环境折射率的测量。
2. 传感特性分析：光子晶体光纤光栅具有高灵敏度、高分辨率和高稳定性的特点。
其灵敏度高，能够检测到微小的折射率变化；分辨率高，可以实现对不同折射率物质的精确测量；稳定性好，能够在复杂环境下保持稳定的测量性能。
四、实验研究为了进一步研究光子晶体光纤光栅的折射率传感特性，我们进行了以下实验：1. 制备不同结构的光子晶体光纤光栅；2. 在不同折射率环境下测试其传感性能；3. 分析实验数据，得出结论。
实验结果表明，光子晶体光纤光栅在不同折射率环境下表现出良好的传感性能，具有高灵敏度、高分辨率和高稳定性的特点。
此外，我们还发现，通过优化光子晶体光纤光栅的结构和制备工艺，可以进一步提高其传感性能。
五、应用前景与优势光子晶体光纤光栅折射率传感技术具有广泛的应用前景和优势。
首先，其高灵敏度和高分辨率使得它能够实现对微小折射率变化的精确测量，为许多领域提供了新的解决方案。
其次，其高稳定性使得它能够在复杂环境下保持稳定的测量性能，具有很高的实用价值。
此外，光子晶体光纤光栅制备工艺成熟，成本低廉，易于规模化生产，为推广应用提供了有力支持。
高双折射椭圆纤芯类矩形排布光子晶体光纤的性能研究
高双折射椭圆纤芯类矩形排布光子晶体光纤的性能研究郦逸舟;谭芳;刘润泽;李飞宇;孙英泰【期刊名称】《长春理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2024(47)2【摘要】高双折射光子晶体光纤具有较强的线偏振光保持能力,采用Bi_(2)O_(3)-GeO_(2)-Ga_(2)O_(3)多组分激光玻璃材料作为纤芯设计了独特结构的高双折射光子晶体光纤。
运用有限元法结合完美边界条件,得出该光子晶体光纤在1.55μm和1.80μm波长下,双折射系数分别为5.207×10^(-2)和6.882×10^(-2)。
在1.55μm波长处,X和Y极化方向的限制损耗分别为1.386×10^(-5)dB/km和5.386×10^(-7)dB/km。
非线性系数表明,结构参数M(D/Λ)分别为0.7和0.8的光子晶体光纤,非线性系数在X和Y极化方向上,范围分别在4.374×10^(3)-4.906×10^(3)km^(-1)·W^(-1)和5.621×10^(3)-6.978×10^(3)km^(-1)·W^(-1)之间。
本文所设计的高双折射光子晶体光纤的独特结构和优异性能特点,为光通信和光传感等应用领域提供了新的解决方案。
【总页数】8页(P23-30)【作者】郦逸舟;谭芳;刘润泽;李飞宇;孙英泰【作者单位】长春大学理学院【正文语种】中文【中图分类】TN253【相关文献】1.新型高双折射微结构纤芯光子晶体光纤的可调谐超连续谱的特性研究2.高双折射类椭圆纤芯光子晶体光纤设计与分析3.椭圆空气孔矩形结构光子晶体光纤的高双折射及限制损耗分析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5.基于椭圆孔微结构纤芯的高双折射光子晶体光纤因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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的特性研究
高双折射光子晶体光纤的特性研究作者：程集姚成宝孙文军来源：《科技资讯》2015年第07期摘要：为了提高光纤的双折射特性，利用石英作基质设计了基于六边形结构的光子晶体光纤，计算并分析了光子晶体光纤的双折射、色散、限制损耗、非线性折射系数等特性。
结果表明：波长越大，双折射越大，限制损耗越大，非线性折射系数越小。
当光纤结构为0.9μm，d为0.86μm，为0.58μm，为0.54μm时，该光纤在光波长为1.1μm处色散接近于零，双折射可达，限制损耗为56.72dB/m，非线性折射系数为64.4W-1km-1，可应用于近红外波段的光纤传感及超连续光谱产生。
关键词：光子晶体光纤高双折射色散非线性折射系数中图分类号：TN253 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（a）-0086-03Abstract：In order to improve the birefringence，the author designs a photonic crystal fiber based on hexagonal structure by using quartz as material，then calculates and analyses the birefringence，dispersion，loss and nonlinear coefficient of photonic crystal fiber.The result shows that：The birefringence and the loss are greater，then the nonlinear coefficient is smaller with increasing of wavelength.When its cladding air hole pitch is 0.9μm and large air hole diameter，air hole diameter of third ring，air hole diameter of first ring are 0.86μm，0.58μm and 0.5μm，the dispersion is close to zero at a wavelength of 1.1μm，and the loss is 56.72dB/m and the nonlinear coefficient is 64.4W-1km-1.The optical fiber sensor and supercontinuum spectrum which can be applied to the near infrared band will generate.Key words：Photonic crystal fiber；High birefringence；Dispersion；Nonlinear refraction coefficient1992年J.Russell等人最早提出了光子晶体光纤（PCF：Photonic Crystal Fiber）的概念，随后不同结构、不同特性PCF被相继报道[1-3]。
《2024年光子晶体光纤光栅折射率传感特性的研究》范文
《光子晶体光纤光栅折射率传感特性的研究》篇一一、引言随着科技的发展，光子晶体光纤（PCF）因其独特的光学特性和卓越的传感性能在光通信、光学传感和光子集成等众多领域得到了广泛的应用。
光子晶体光纤光栅（PCF-FBG）作为其重要组成部分，其折射率传感特性具有高度的灵敏度和准确度，具有非常广阔的应用前景。
本论文将对光子晶体光纤光栅折射率传感特性进行研究，并深入探讨其作用机制。
二、理论基础2.1 光子晶体光纤的介绍光子晶体光纤是由微观尺寸上的光学势产生的类似周期性变化的晶格结构的折射率调节出的晶格材料。
PCF的特性取决于它的光子带隙效应和散射效果。
2.2 光纤光栅的介绍光纤光栅是一种利用光纤材料的光敏性，通过紫外光照射形成的光栅结构。
它具有高反射率、高灵敏度等特点，常用于光纤通信和光学传感等领域。
2.3 折射率传感的原理通过检测外界物理参数对光纤光栅中传播光的干涉和反射信号的影响，来反映外部折射率的变化，即通过光波传播的变化实现折射率的测量。
三、PCF-FBG折射率传感特性的研究3.1 实验装置与实验方法我们采用先进的紫外写入技术制作PCF-FBG，并利用光谱仪和光源等设备进行实验。
通过改变外界折射率，观察PCF-FBG的反射光谱变化，从而研究其折射率传感特性。
3.2 实验结果与分析实验结果表明，PCF-FBG的反射光谱随外界折射率的变化而发生明显的变化。
这种变化与PCF的光子带隙效应和光纤光栅的干涉效应密切相关。
通过分析这些变化，我们可以得出PCF-FBG 的折射率传感特性具有高灵敏度和高准确度的特点。
四、PCF-FBG折射率传感特性的作用机制PCF-FBG的折射率传感特性主要基于其独特的光子带隙效应和光纤光栅的干涉效应。
当外界折射率发生变化时，PCF的光子带隙效应会受到影响，导致光的传播路径和传播速度发生变化。
同时，光纤光栅的干涉效应也会对光的反射和传输产生影响，从而改变反射光谱的形状和强度。
这些变化可以被检测并转化为电信号，从而实现对外界折射率的测量。
《2024年光子晶体光纤光栅折射率传感特性的研究》范文
《光子晶体光纤光栅折射率传感特性的研究》篇一摘要：本文针对光子晶体光纤光栅（PCF-FBG）的折射率传感特性进行了深入研究。
通过理论分析、模拟仿真和实验验证相结合的方法，探讨了PCF-FBG在折射率传感领域的应用潜力。
本文首先介绍了光子晶体光纤及光纤光栅的基本原理，然后详细分析了PCF-FBG的传感机制，最后通过实验数据验证了其高灵敏度和稳定性。
一、引言随着光纤传感技术的不断发展，光子晶体光纤因其独特的物理特性在传感领域得到了广泛应用。
光子晶体光纤光栅（PCF-FBG）作为其中的一种重要技术，具有高灵敏度、高分辨率和良好的稳定性等优点，在折射率传感领域具有巨大的应用潜力。
因此，研究PCF-FBG的折射率传感特性对于推动光纤传感技术的发展具有重要意义。
二、光子晶体光纤及光纤光栅的基本原理1. 光子晶体光纤（PCF）的基本原理：光子晶体光纤是一种特殊的光纤结构，其内部具有周期性排列的空气孔，能够控制光的传播模式和传播速度。
2. 光纤光栅（FBG）的基本原理：光纤光栅是一种利用光纤内折射率变化形成的光纤传感器件，具有高灵敏度和高分辨率的特点。
三、PCF-FBG的传感机制分析1. PCF-FBG的结构特点：PCF-FBG结合了光子晶体光纤和光纤光栅的优点，具有更高的灵敏度和更好的稳定性。
其结构包括光子晶体光纤基底和在其上刻蚀的光纤光栅。
2. PCF-FBG的传感原理：PCF-FBG通过检测外界折射率变化引起的光信号变化来实现传感。
当外界折射率发生变化时，PCF-FBG的传输模式和传输速度也会发生变化，从而引起光信号的变化。
这种变化可以被检测并转换为电信号，从而实现对外界折射率的测量。
四、PCF-FBG的折射率传感特性研究1. 模拟仿真：通过建立PCF-FBG的仿真模型，分析其在外界折射率变化下的光学特性变化。
模拟结果表明，PCF-FBG具有高灵敏度和良好的线性响应特性。
2. 实验验证：通过搭建实验平台，对PCF-FBG的折射率传感特性进行实验验证。
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。
光子晶体光纤双折射特性的研究及应用的开题报告
光子晶体光纤双折射特性的研究及应用的开题报告
（Note: This is a report in Chinese language.）
一、研究背景
随着通信技术的发展，光纤通信已成为现代通信的重要手段之一。
而光子晶体光纤作为一种新型光学材料，其具有光纤的基本优点同时又兼备了光子晶体的特有优点，具有光子晶体的带隙结构、高品质因子、宽的光谱带宽和巨大的色散等特点，因此光子晶体光纤已成为发展前景广阔的研究领域之一。
在光子晶体光纤的研究中，光子晶体光纤中的光纤双折射性质一直受到研究者的广泛关注。
光纤双折射现象指光在经过非对称光学介质时，传播方向发生变化的现象。
光子晶体光纤中的双折射现象与普通光纤不同，光子晶体光纤中的双折射作用是由光子晶体结构的调控所引起的。
二、研究内容
本次研究将研究光子晶体光纤在不同条件下的双折射特性，并探究其在通信、传感等领域中的应用。
具体包括以下几个方面：
1、利用有限元方法对光子晶体光纤的传输特性进行建模和仿真，分析光子晶体光纤中光的传输过程中的双折射现象。
2、研究不同光子晶体光纤结构中双折射的特性，包括直径、螺距、层数等结构参数对双折射的影响，并分析其机理。
3、探究光子晶体光纤的双折射特性在传感、通信等领域中的应用，比如利用光子晶体光纤制作温度传感器、压力传感器等。
三、研究意义
通过研究光子晶体光纤中的双折射特性，可以更好的揭示光子晶体光纤在光学传输中的行为规律，为其在通信、传感等领域中的应用提供理论依据。
此外，光子晶体光纤具有的高灵敏度、宽光谱带宽等特点也为其在传感、光学测量等领域中的应用提供了很多新的机会和可能性。
混合双包层高双折射光子晶体光纤的特性
的双折 射 和 限制损耗 特 性 。结果发 现 ： 新设 计 的光 纤具 有 高双折射 低 限制损 耗特 性 ， 光 纤结构 参数 为
Ａ＝ Ｉ ． ０ ｍ， ｄ １ ＝ ｄ ２ ＝ ｄ ３ ＝ ０ ． ８ ｌ ｚ ｍ时， 该 光 纤在 ｃ波段 （ １ ． ５ ３ － １ ． ５ ６ ５￣ ｍ） Ｔ Ｌ Ｌ波段 （ １ 。 ５ ７ － １ ． ６ ２ ｍ） 呈现 负色散 及 负 色散 斜 率。在 波长 为 １ ． ５ ５ Ｉ ｘ ｍ 处， 双 折射 高达 ｌ ０ 一， 限制损耗 小 于 １ ０ ～ｄ Ｂ ／ ｍ。
ｃ ｌ ａ ｄ ｄ ｉ ｎ ｇ ｐｈ ｏ ｔ ｏ ｎ ｉ ｃ ｃ ｙｓ ｒ ｔ ａ ｌ ｉｂ ｆ ｅ ｒ ｗｅ ｒ ｅ ｄ ｏ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｃ ｌ ａ ｄ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｉ ｒ ｈ ｏ ｌ ｅ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉｂ ｆ ｅ ｒ ．Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ
第４ ２卷 第 ４期
Ｖｏ １ ． ４２ ＮＯ． ４
红 外 与 激 光 工 程
Ｉ ｎ ｆ ｒ ａ ｒ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ Ｌａ ｓ ｅ ｒ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
２ ０１ ３年 ４月
Ａｐｒ ． ２ ０１ ３
混 合 双 包 层 高双 折 射 光 子 晶体 光 纤 的特 性
ｈ ｉ ｇ ｈ ｂ ｉ ｒ ｅ ｆ ｒ ｉ ｎ ｇ ｅ ｎｃ ｅ
Ｌｉ Ｚｈ ｉ ｑ ｕ ａ ｎ，Ｌｉ Ｓ ｈ ａ ，Ｈａ ｏ Ｒｕｉ ，Ｌｉ Ｘｉ ａ ｏ ｙ ｕ ｎ，Ｚｈ ｅ ｎ ｇ Ｗｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｙ ａ ｎ ｓ ｈ ａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｑｉ ｎ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ ０ ６ ６ ０ ０ ４ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
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。
一种高双折射光子晶体光纤模场和偏振特性的研究
一种高双折射光子晶体光纤模场和偏振特性的研究
顾晓蕴;陈鹤鸣
【期刊名称】《光学与光电技术》
【年(卷),期】2009(7)2
【摘要】采用平面波展开法分析一种填入了聚甲基丙稀酸甲酯并引入大空气孔的高双折射光子晶体光纤的模场和偏振特性,并研究其结构参数变化对偏振特性的影响。
研究表明这种高双折射光纤的基模模场具有较强的线偏振特性,模式双折射比普通光子晶体保偏光纤有较大提高。
研究结果为光子晶体保偏光纤的开发制作提供了理论基础。
【总页数】4页(P29-32)
【关键词】平面波展开法;光子晶体双折射光纤;聚甲基丙稀酸甲酯;双折射
【作者】顾晓蕴;陈鹤鸣
【作者单位】南京邮电大学光电工程学院光通信研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.1
【相关文献】
1.折射率导模高双折射光子晶体光纤的偏振特性 [J], 娄淑琴;王智;任国斌;简水生
2.一种金填充高双折射光子晶体光纤偏振滤波器 [J], 甄海龙
3.一种高双折射光子晶体光纤的特性研究 [J], 于程程;励强华;谷芊志;张金辉
4.一种新型高双折射高非线性的光子晶体光纤特性研究 [J], 王江昀;张勇;曹晔;童
峥嵘
5.高双折射光子晶体光纤偏振模色散测量 [J], 杨广强;张霞;林健飞;宋继恩;黄永清;任晓敏
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光子晶体的高双折射特性
专业综合训练题目：光子晶体光纤的高双折射特性学院（系）：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：燕山大学专业综合训练院（系）：基层教学单位：光子晶体光纤的高双折射特性Photonic crystal fiber with high birefringence摘要：光子晶体光纤又名微结构光纤(Microstructured optical fiber，MOF)或多孔光纤 (Holeyfiber，HF)，它通过包层中沿轴向排列的微小空气孔对光进行约束，从而实现光的轴向传输。
独特的波导结构，使得光子晶体光纤与常规光纤相比具有许多无可比拟的传输特性，使它有着广泛的应用，本文基于介绍PCF的基本概念重点分析其高双折射的特性。
关键字：光子晶体光纤高双折射特性双极性法Abstract：Photonic crystal fiber aka microstructure fiber ( Microstructured optical fiber, MOF ) or porous fiber ( Holeyfiber, HF ), it passes through the cladding layer of tiny air holes arranged along the axial direction of light constraints, so as to realize the optical axial transmission. Unique waveguide structure, the photonic crystal fiber and a conventional optical fiber has many there is nothing comparable to this transmission characteristics, so it has a wide application, based on the introduction of the basic concepts of PCF focuses on the analysis of their novel properties.Keywords：Photonic crystal fiber high birefringence bipolar process正文：一、概述1.1背景探究当前光纤通信系统正在向以密集波分复用技术(DWDM)为基础的新一代全光通信网络(AON)演进。
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第32卷第4期
杭州电子科技大学学报Vol．32，No．42012年08月Journal of Hangzhou Dianzi University Aug．2012doi ：10．3969/j．issn．1001－9146．2012．04－019
高双折射光子晶体光纤的特性研究
马骏，郭淑琴，李芳，李旦
（浙江工业大学信息工程学院，浙江杭州310023）
收稿日期：2012－06－10
作者简介：马骏（1986－），男，浙江衢州人，在读研究生，光子晶体光纤．
摘要：该文设计了一种新型结构的高双折射光子晶体光纤。
通过在纤芯内部引入8边形空气孔，
应用全矢量有限元法，针对各种结构参量对模式双折射特性的影响进行了详细的分析和讨论。
结
果表明，该结构光子晶体光纤可以产生10
－2量级的模式双折射，比传统保偏光纤高约2个数量级。
关键词：光子晶体光纤；高双折射；有限元法；八边形中图分类号：TN253文献标识码：A
文章编号：1001－9146（2012）04－0073－030引言
光子晶体光纤（Photonic Crystal Fiber ，
PCF ）又被称为多孔光纤或者微结构光纤。
根据PCF 的导光原理，光子晶体光纤可以分为两种：一种是全内反射光子晶体光纤，主要依赖于全内反射效应导光；一种
是光子带隙光子晶体光纤，主要是按照光子带隙效应导光［1］。
光子晶体光纤由于其拥有许多独特的性
质，自1996年问世以来对这种新型光纤的研究一直受到人们极大的关注。
光子晶体光纤较传统光纤最大的优势在于其结构设计的灵活性。
折射率导模光子晶体光纤的包层中周期排列着空气孔，通过改变部分周期性空气孔的形状、大小或位置，可以制作出双折射很高的光子晶体光纤。
1光纤结构
该文设计了一种高双折射PCF ，其截面结构如图1所示。
图1高双折射PCF 的横截面图
该光纤仍然采用目前PCF 常见的三角
格子结构排列空气柱。
空气孔层数n =6，
三角格子结构空气孔的孔径为d 1/Λ=0．85，
空气孔间距为Λ=1μm ，基底材料折射率为1．
45。
在纤芯位置，将最内层的6边形空气孔
柱全部移除，
并用8边形空气孔柱填充。
8边形空气孔的小孔直径为d 2=0．4μm ，大孔
直径为d 3=1．1μm ，孔间距为L =0．99μm 。
由图1可知，该新型结构光纤的包层主要由
两部分组成：一部分是用8边形空气孔柱填
充而成；另一部分则是由传统的6边形空气
孔柱构成。
这里通过调节8边形空气孔柱
的大孔、小孔直径以及孔间距，来破坏模式
的简并，从而获得高双折射。
2双折射特性
模双折射是描述高双折射PCF的重要
参数，一般定义为x偏振基模和y偏振基模的有效折射率之差，即B=n x eff－n y eff。
在Λ=1μm，d1/Λ=
0．85，d
2=0．4μm，L=0．99μm时，不同d
3
下PCF的双折射随波长变化曲线如图2所示。
在Λ=1μm，
d 1/Λ=0．85，d
3
=1．1μm，L=0．99μm时，不同d
2
下PCF的双折射随波长变化曲线如图3所示。
由图2可知，d3的尺寸变化，对模式双折射的影响很大。
这是由于在8边形空气孔填充柱的x方向上引入了2个大的光纤包层空气孔，从而破坏了芯区的对称性，使得x方向的有效折射率比y轴方向的有效折射率小，从而模场向y方向延伸，呈现出椭圆形状。
随着d3的增加，x方向上的有效折射率进一步降低，模式双折射差进一步增大，这种不对称性也随之增强。
当波长越长，双折射提高得就越为显著。
所以，增大d3可以显著的提高双折射。
从图3中可以发现，d2的尺寸变化，对模式双折射的影响也很大。
这也是由于在8边形空气孔填充柱的其它方向上引入了6个小的光纤包层空气孔，从而破坏了芯区的对称性，增强了各向异性来实现高双折射。
随着d2的增加，基模双折射增大。
当d2的尺寸较小时，由于该结构PCF在y方向上存在着模场泄漏，纤芯的部分能量会流失到包层中，在包层中传输，不再局域在纤芯中，从而影响模式双折射的大小。
随着d2尺寸的增大，增强了模场的约束能力，从而模式双折射的值也随之增大。
由图2还可进一步知道，在短波长处，改变d2的尺寸，对双折射的提高并不明显。
而随着波长越长，对双折射的提高也就越显著。
在Λ=1μm，d1/Λ=0．85，d2=0．4μm，d3=1．1μm时，不同L下PCF的双折射随波长变化曲线如图
4所示。
在Λ=1μm，d
2=0．4μm，d
3
=1．1μm，L=0．98μm时，不同d
1
下PCF的双折射随波长变化曲线
如图5所示。
由图4表明了，随着L的增加，模式双折射在对应同一波长下反而减小。
这是因为8边形空气孔的孔间距增大，对模场的束缚能力减弱，并且对x方向上的有效折射率减少有所缓减。
而随着波长的增长，模式双折射在同一L尺寸下逐渐增大。
改变L的尺寸大小，在同一波长下，模式双折射无明显变化，这也说明了对8边形空气孔的孔间距进行微弱改变，对模式双折射的影响并不是很大。
图5则给出了d1对模式双折射的影响。
在短波长处，d1的尺寸变化对模式双折射影响较小。
这是由于双折射的产生主要是靠8边形空气孔柱的包层产生，而6边形空气孔柱由于具有6重对称性，对双折射的产生影响较小，所以改变d1，对模式双折射的改变几乎没有什么影响。
而在长波长处，波长越长，双折射在不同d1尺寸下的变化才有较明显的影响。
且d1越大，对双折射的提高幅度也越高，这是因为d1越大，对纤芯的约束能力也越强，从而能进一步阻止芯区中的能量从8边形空气孔包层泄漏到6 47杭州电子科技大学学报2012年
边形空气孔包层中，所以尽量增大d 1的尺寸，对模式双折射的提高也具有一定的效果。
3结束语
本文设计了一种新型结构的高双折射光子晶体光纤，应用全矢量模型，结合有限元法对光纤的特性
进行了研究。
该光纤结构中在最内层用8边形晶格空气孔柱取代了传统的三角形晶格空气孔柱，
并采用3种不同尺寸的空气孔来分析。
数值分析结果表明：通过仿真优化，最后选取Λ=1μm ，
d 1/Λ=0．9，d 2=0．4μm ，d 3=1．1μm ，L =0．98μm 时，该结构光纤在λ=1．55μm 处获得2．2517ˑ10－2的双折射，这
种结果为高双折射光子晶体光纤的设计与研制提供了一种有效的理论分析方法，具有一定的参考价值。
参考文献
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J ］．半导体光电，2010，31（2）：165－169．［3］宋鹏，张璐，胡强高，等．压缩型光子晶体光纤的双折射特性［
J ］．华中科技大学学报（自然科学报），2007，35（1）：1－4．［4］龙梅，刘子丽．光子晶体光纤及其研究现状［
J ］．攀枝花学院学报，2010，27（3）：9－13．［5］张珊珊，张伟刚，刘卓琳，等．一种高双折射光子晶体光纤及其保偏特性研究
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J ］．物理学报，2006，55（1）：238－243．
Research on Characteristics of High Birefringence
Photonic Crystal Fiber
MA Jun ，GUO Shu-qin ，LI Fang ，LI Dan
（College of Information Engineering ，Zhejiang University of Technology ，Hangzhou Zhejiang 310023，China ）
Abstract ：This paper designed a high birefringence photonic crystal fiber with new structure．With the intro-duction of core internal octagonal air holes and the application of the full vector finite element method ，a de-tailed analysis and discussion of the various structural parameters on the impact of the mode birefringence is carried out ，which shows the new structure could produce 10-2magnitude mode birefringence ，about two or-ders higher than conventional polarization maintaining fiber．
Key words ：photonic crystal fiber ；high birefringence ；the finite element method ；octangle 57第4期马骏等：高双折射光子晶体光纤的特性研究。