高双折射光子晶体光纤基础知识
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。
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。
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。
光子晶体光纤简介及原理
光子晶体光纤简介及原理
一、光子晶体光纤简介
光子晶体光纤（Photonic Crystal Fiber，简称PCF），又称为微结构光纤，是一种新型的光纤，其特点是具有周期性的折射率分布。
这种光纤的设计灵感来源于自然界中的光子晶体，即具有周期性折射率变化的介质。
光子晶体光纤在通信、传感、激光等领域有着广泛的应用前景。
二、光子晶体光纤的原理
光子晶体光纤的核心原理是光的全内反射和光子带隙效应。
光的全内反射是指当光线在介质中遇到界面时，如果入射角大于某一临界角，光线会在介质内部发生反射而不透射。
光子带隙效应是指当光在具有周期性折射率变化的介质中传播时，某些特定波长的光会被禁止传播，这种现象类似于电子在固体材料中的能带结构。
光子晶体光纤通过控制折射率分布，使得光纤中的光波被限制在纤芯中传播，从而实现光的传输和控制。
这种光纤的折射率分布可以精确地设计，从而实现对光波的特定控制，例如改变传输模式、提高传输效率、产生特定波长的激光等。
三、光子晶体光纤的特点
1.传输特性：光子晶体光纤具有独特的传输特性，可以改变传输模式、控制
光谱特性等。
由于其周期性的折射率分布，光纤可以对光的传输进行精细化控制，使得光的传输更加稳定和高效。
2.制作工艺：光子晶体光纤的制作工艺比较复杂，需要精确控制材料的组分
和工艺参数。
但是随着技术的不断发展，人们已经可以通过多种方法制备出具有特定折射率分布的光子晶体光纤。
光子晶体光纤的导光原理
光子晶体光纤的导光原理1.引言1.1 概述概述：光子晶体光纤作为一种新型的光纤传输介质，具有独特的结构和出色的光导特性。
它采用光子晶体结构，通过调控光子晶体中的周期性折射率变化，实现对光信号的高效导引和传输。
与传统的光纤相比，光子晶体光纤在光导性能上具有明显的优越性，因此在光通信、光传感等领域有着广泛的应用前景。
本文将从光子晶体光纤的基本原理和导光机制两个方面进行探讨。
首先，我们将介绍光子晶体光纤的基本原理，包括其结构特点、制备方法和光学性质等方面的内容。
其次，我们将重点探讨光子晶体光纤的导光机制，包括全内反射、布喇格散射和空气孔径调制等关键技术的原理及其对光信号传输的影响。
通过对光子晶体光纤的导光原理的深入研究，可以更好地理解其优越的光导特性，并为其在光通信、光传感等领域的应用提供理论指导和技术支持。
此外，我们还将展望光子晶体光纤在未来的发展趋势，以及可能遇到的挑战和解决方案。
综上所述，本文旨在全面介绍光子晶体光纤的导光原理，为读者深入了解和应用光子晶体光纤提供参考。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以如下所示：1.2 文章结构本文主要围绕光子晶体光纤的导光原理展开讨论。
为了使读者更好地理解这个主题，本文将分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分将首先对光子晶体光纤进行概述，介绍其基本特点和应用领域。
然后，本文将给出文章结构的总体概述，为读者提供一个整体的框架。
正文部分将重点讨论光子晶体光纤的基本原理和导光机制。
在2.1节中，将详细介绍光子晶体光纤的基本原理，包括其构造和组成材料。
然后，2.2节将深入讨论光子晶体光纤的导光机制，解释光信号在光纤中的传输过程，并探讨其与传统光纤的区别和优势。
结论部分将对文章进行总结，并展望光子晶体光纤在未来的发展前景。
3.1节将总结本文的要点和主要观点，强调光子晶体光纤在光通信和光传感领域的重要性。
而3.2节将展望光子晶体光纤技术未来的发展方向和可能的应用领域，为读者提供一个展望未来的思考。
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。
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]。
光子晶体光纤
谢谢观看
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。
概念提出
概念提出
光子晶体的概念最早出现在1987年，当时有人提出，半导体的电子带隙有着与光学类似的周期性介质结构。 其中最有发展前途的领域是光子晶体在光纤技术中的应用。它涉及的主要议题是高折射率光纤的周期性微结构 （它们通常由以二氧化硅为背景材料的空气孔组成）。这种被谈论着的光纤通常称之为光子晶体光纤（PCFs）， 这种新型光波导可方便地分为两个截然不同的群体。第一种光纤具有高折射率芯层（一般是固体硅），并被二维 光子晶体包层所包围的结构。这些光纤有类似于常规光纤的性质，其工作原理是由内部全反射（TIR）形成波导； 相比于传统的折射率传导，光子晶体包层的有效折射率允许芯层有更高的折射率。因此，重要的是要注意到，这 些我们所谓的内部全反射光子晶体光纤（TIR-PCFs），实际上完全不依赖于光子带隙（ PBG ）效应。与TIRPCFs截然不同的另一种光纤，其光子晶体包层显示的是光子带隙效应，它利用这种效应把光束控制在芯层内。这 些光纤（PBG-PCFs）表现出可观的性能，其中最重要的是能力控制和引导光束在具有比包层折射率低的芯层内传 播。相比而言，内部全反射光子晶体光纤（TIR-PCFs）首先是被制造出来的，而真正的光子带隙传导光纤（PBGPCFs）只是在近期才得到实验证明。
光子晶体光纤的典型拉制过程:首先是完成预制棒的设计和制作塔中,利用普通光纤的拉制方法在更精密的温度和速度控制下拉制成符合尺寸要求的光子晶体光纤。 在拉制过程中,通过调整预制棒内部惰性气体压强和拉制的速度来保持光纤中空气孔的大小比例,从而获得一系列 不同结构的光子晶体光纤。一些研究小组还报道一些特殊的预制棒制作方法,这些方法可以用来拉制特殊材料或特 殊结构的光子晶体光纤。例如,由于软玻璃材料并不像硅一样易形成管状,普通的堆管制作预制棒的方法不适用, 利用直接挤压形成预制棒的新技术则能制作这类材料的光子晶体光纤预制棒。通过堆叠、冲压和钻孔的方法可以 很好地制作聚合物材料的光子晶体光纤预制棒。通过一种独特的卷雪茄技术将聚合物与玻璃合成布拉格结构的光 子晶体光纤。而P.Falkenstein等则是在构成预制棒的玻璃棒中插入可被酸腐蚀的玻璃材料,将它们按设计要求排 列好并融化成型后,利用酸腐蚀掉不需要的部分形成空气孔,这种方法形成的预制棒能拉制出结构更完美、更符合 设计要求的光子晶体光纤。
光子晶体光纤的原理、结构、制作及潜在应用
要 ! 传统光纤中的光能损耗和色散是阻碍其进 一 步 向 大 容 量 和 远 距 离 通 信 方 向 发 展 的 主 要 原 因 . 因此制造
具有低色散和低损耗的光子晶体光纤成为光纤技术努力的方向 0在介绍光子晶体光纤的制作 导光原理和特点的 基础上 . 研究了普通光纤不具备 . 而光子晶体光纤 所 具 有 的 无 休 止 的 单 模 特 性 奇异的色散特性可控的非线性和 易于实现的多芯传输等特点 0 研究结果表明 . 光子晶体光纤在光纤传感器光子晶体天线超宽色散补偿光学集 成电路等多方面具有广泛的应用前景 0 关键词 ! 光子晶体光纤 1 光纤 1 色散 1 非线性效应 中图分类号 ! ( 4 5 , 2 3$ 文献标识码 ! 6
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应用光学
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光子晶体光纤的原理 结构 制作及潜在应用
李启成
黑龙江科技学院 数力系 . 黑龙江 哈尔滨 ’ 摘 " ( # # $ / )
制作这种光子晶体在工艺 控制气孔的排列 " 因此 ! 上有较大难度 " 目前所报道的传统的 A 低耗的光子 晶体光纤都以全内反射作为导光机制 "
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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。
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 ）
光子晶体光纤的原理、应用和研究进展
光子晶体光纤的原理、应用和研究进展一、本文概述光子晶体光纤，作为一种具有独特光学性质的新型光纤，近年来在光通信、光电子、生物医学等领域引起了广泛关注。
本文旨在全面介绍光子晶体光纤的原理、应用以及研究进展，以期为读者提供深入的理解和前沿的科研动态。
我们将概述光子晶体光纤的基本结构和光学特性，阐述其与传统光纤的区别和优势。
我们将详细介绍光子晶体光纤在光通信、光电子器件、生物医学成像等领域的应用实例，展示其在这些领域的独特作用和价值。
我们将总结当前光子晶体光纤研究的热点问题和发展趋势，以期为相关领域的研究者提供有价值的参考。
二、光子晶体光纤的基本原理光子晶体光纤，也被称为微结构光纤或空芯光纤，其基本原理主要基于光子带隙效应和光子局域化。
这种光纤的核心结构由周期性排列的空气孔组成，形成了一种类似于晶体的结构，因此得名光子晶体。
光子带隙效应是指，在特定频率范围内，光波在光子晶体中传播时，由于受到晶体结构的影响，某些频率的光波被禁止传播，形成所谓的“光子带隙”。
这种效应使得光子晶体光纤具有独特的传输特性，例如低损耗、高带宽等。
光子局域化则是指，当光波在光子晶体中传播时，受到晶体结构的影响，光波的能量被局限在某一特定区域内，形成所谓的“光子局域态”。
这种效应使得光子晶体光纤能够实现光波的高效传输和控制。
在光子晶体光纤中，光波主要在空气孔中传播，而非传统的光纤中的玻璃介质。
这种特殊的传输方式使得光子晶体光纤具有许多独特的性质，例如低损耗、高带宽、抗弯曲、耐高温等。
由于光子晶体光纤的结构灵活性，可以通过改变空气孔的大小、形状和排列方式等，实现对光波传输特性的精确调控，进一步拓展其应用范围。
光子晶体光纤的基本原理是基于光子带隙效应和光子局域化，通过特殊的结构设计实现光波的高效传输和控制。
这种光纤具有许多独特的性质和应用前景，是光通信领域的重要研究方向之一。
三、光子晶体光纤的应用领域光子晶体光纤作为一种独特的光传输媒介，其应用领域广泛而深远。
光子晶体光纤
光子晶体光纤摘要：光子晶体光纤由于其特殊的周期性结构，区别于传统的光纤，而具有无截止单模传输、可调节色散、高双折射、偏振控制、大的有效面积单模运转和小的有效面积高非线性等特性及其广泛的应用前景，成为当前国内外研究的热门课题。
本文主要介绍光子晶体光纤的基础知识，并介绍利用有限元软件COMSOL Multiphysics模拟仿真光子晶体光纤中传输时各种模式的场分布以及有效折射率。
为以后的进一步研究打下基础。
关键词：光子晶体光纤COMSOL Multiphysics一光子晶体与光子晶体光纤1.1 光子晶体光子晶体是一种折射率变化周期为光波长量级的具有光子禁带的人工材料。
最早的光子带隙思想由E.Yablonovitch和S.John提出。
当电磁波在光子晶体中传播时，具有透射、反射和折射，电磁波受到电子周期性布拉格散射的调制，形成类似于电子的能带结构，我们称之为光子能带。
在晶格常数与介电常数的比值取值适当的情况下，光子能带与电子能带相似。
光子能带间可能存在禁止某些频率电磁波的频率区域，我们将这些频率区域命名为光子带隙，这是光子晶体最根本的特征。
因此人们又将光子晶体称为光子带隙材料。
光子晶体的结构可以这样理解，正如半导体材料在晶格结点（各个原子所在位点）周期性的出现离子一样，光子晶体是在高折射率材料的某些位置周期性的出现低折射率（如人工造成的空气空穴）的材料。
如图1所示的光子晶体材料从一维到三维的结构，可以明显看出周期性的存在。
高低折射率的材料交替排列形成周期性结构就可以产生光子晶体带隙（BandGap，类似于半导体中的禁带）。
而周期排列的低折射率位点的之间的距离大小相同，导致了一定距离大小的光子晶体只对一定频率的光波产生能带效应。
也就是只有某种频率的光才会在某种周期距离一定的光子晶体中被完全禁止传播。
如果只在一个方向上存在周期性结构，那么光子带隙只能出现在这个方向。
如果在三个方向上都存在周期结构，那么可以出现全方位的光子带隙，特定频率的光进入光子晶体后将在各个方向都禁止传播。
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。
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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
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