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空芯光子晶体带隙光纤用于甲烷检测的研究 被引量：3
1
作者 王志芳 王书涛 +1 位作者 王贵川 车先阁 《计量学报》 CSCD 北大核心 2019年第6期1135-1139,共5页
基于甲烷的光谱吸收理论,设计了一套利用空芯光子晶体带隙光纤(HC-PBGF)做传感气室的全光纤甲烷检测系统。根据HITRAN2012数据库和HAWKS软件确定甲烷的检测波长;利用气泵在HC-PBGF两端形成压力差来加快甲烷气体的扩散,利用反射镜延长光... 基于甲烷的光谱吸收理论,设计了一套利用空芯光子晶体带隙光纤(HC-PBGF)做传感气室的全光纤甲烷检测系统。根据HITRAN2012数据库和HAWKS软件确定甲烷的检测波长;利用气泵在HC-PBGF两端形成压力差来加快甲烷气体的扩散,利用反射镜延长光程至2倍;通过实验得到190 s后气体扩散完成,0.5 h内系统示值波动为0.012%,平均重复率为99.63%。最后配制0~2.5%浓度的甲烷气体进行浓度检测,得出甲烷浓度与相对吸收强度呈线性关系,线性度为99.92%。该系统成功实现了将HC-PBGF的空芯结构用于甲烷的吸收检测,加快了系统的响应速度,实现了仪器的小型化,使在线检测更加方便。 展开更多
关键词 计量学 甲烷检测 气体传感 空芯光子晶体带隙光纤 气体填充 HITRAN数据库
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空芯光子晶体光纤中光子带隙的测量 被引量：1
2
作者 刘艳云 侯蓝田 +2 位作者 李秋菊 韩颖 郭巍 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期196-198,共3页
利用全矢量法对空芯光子晶体光纤的光子带隙的存在进行了数值模拟,并通过实验进行了证实。采用透射谱的方法对带隙型光子晶体光纤分别在可见光以及近红外波段进行了测量,光从光纤的一端注入,探测器从另一端接收,实验结果发现可见光附近... 利用全矢量法对空芯光子晶体光纤的光子带隙的存在进行了数值模拟,并通过实验进行了证实。采用透射谱的方法对带隙型光子晶体光纤分别在可见光以及近红外波段进行了测量,光从光纤的一端注入,探测器从另一端接收,实验结果发现可见光附近没有明显的透射带,而在波长为2591nm处出现了一个很强的透射带,证明了光子带隙的存在,与理论模拟相一致,实验的重复性好。 展开更多
关键词 空芯光子晶体光纤 光子带隙 透射谱法 测量
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空芯带隙型光子晶体光纤整体空气孔包层导光特性研究 被引量：1
3
作者 郭夏锐 杨德兴 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期744-748,共5页
传统光纤包层中仅存在泄漏的倏逝波,能量较小,不利于包层传感的应用。增大包层中的能量,实现整体包层导光是提高光纤传感灵敏度的有效途径。从理论上分析了利用空芯带隙型光子晶体光纤(HC-PCF)包层进行导光的机理。在实验上选用带隙外... 传统光纤包层中仅存在泄漏的倏逝波,能量较小,不利于包层传感的应用。增大包层中的能量,实现整体包层导光是提高光纤传感灵敏度的有效途径。从理论上分析了利用空芯带隙型光子晶体光纤(HC-PCF)包层进行导光的机理。在实验上选用带隙外的冷光源和激光对一种典型结构的HC-PCF进行了空气孔包层的导光实验,并利用折射率引导型光子晶体光纤和单模光纤进行对比实验。结果表明,带隙范围外光波在HC-PCF中传输时将不受禁带效应的约束泄露至包层中重新分布。包层中SiO2与空气孔的周期型结构将光波约束在高折射率介质中,实现HC-PCF整体空气孔包层中光波的稳定传输。PBG-PCF包层的整体导光在传感上有提高灵敏度的潜在价值。 展开更多
关键词 光纤光学 光子晶体光纤 光子带隙 光纤传感 倏逝波
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1550nm处空芯光子晶体光纤带隙结构的研究
4
作者 魏红彦 裴小娜 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2009年第3期56-59,共4页
文章利用全矢量平面波法分析了二维三角结构空芯光子晶体光纤平面内和平面外存在的光子带隙的结构图。重点分析了课题组拉制的空芯光子晶体光纤,计算出了存在光子带隙的波长范围,发现在1550nm的光纤通讯窗口也存在光子带隙。通过理论计... 文章利用全矢量平面波法分析了二维三角结构空芯光子晶体光纤平面内和平面外存在的光子带隙的结构图。重点分析了课题组拉制的空芯光子晶体光纤,计算出了存在光子带隙的波长范围,发现在1550nm的光纤通讯窗口也存在光子带隙。通过理论计算这种光纤,发现随着包层的空气填充率、包层与空气孔两介质的相对折射率差的增大,带隙宽度也将随之增大。最后,说明了如何制备宽带隙的光子晶体光纤。 展开更多
关键词 光子晶体光纤 带隙 空芯 全矢量平面波法 空气填充率
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空芯光子带隙光纤及其传感技术 被引量：5
5
作者 汪超 黄贺勇 +3 位作者 孟冬辉 张景川 何海律 靳伟 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第9期26-40,共15页
本文综述了空芯光子带隙光纤的独特性质,并介绍了近年来这类光纤在传感领域应用的新进展。光波在空气纤芯中低损耗传输是空芯光子带隙光纤的重要特性,它带来了长距离、大能量密度的光与物质相互作用通道,降低了光纤材料属性对传输光的影... 本文综述了空芯光子带隙光纤的独特性质,并介绍了近年来这类光纤在传感领域应用的新进展。光波在空气纤芯中低损耗传输是空芯光子带隙光纤的重要特性,它带来了长距离、大能量密度的光与物质相互作用通道,降低了光纤材料属性对传输光的影响(如中红外吸收、热光效应),为诸如痕量气体/液体探测、高精度光纤陀螺仪等传感应用提供了高效的新平台。空芯光子带隙光纤内部精细的微结构具有新颖的机械性能和热性能,有利于诸如声波、振动探测等传感应用;还可结合光纤后期热处理、选择性填充等技术,对多孔包层进行结构修改或材料填充,获得进一步的性能和功能扩展。这些灵活性已用于开发具有新特性的光纤器件,例如光栅、起偏器和偏振干涉仪。目前,空芯光子带隙光纤传感技术的发展已大大扩展了光纤的环境感知能力和应用范围,是全光器件和光集成技术发展的重要方向。 展开更多
关键词 空芯光纤 光子带隙光纤 光纤传感器 气体传感器 分布式气体传感
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光子带隙型光子晶体光纤温度传感特性分析 被引量：3
6
作者 张敏 刘敏 +2 位作者 孙世红 马玲芳 贺冯良 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期204-207,共4页
为了提高光子带隙型光子晶体光纤的温度灵敏度,提出了在纤芯环上并入高折射率液体圆柱的新结构,并利用全矢量有限元法对提出的结构进行了仿真,得到了温度对光纤有效折射率、纤芯能量和有效模面积等传输特性的影响。结果表明,随着温度的... 为了提高光子带隙型光子晶体光纤的温度灵敏度,提出了在纤芯环上并入高折射率液体圆柱的新结构,并利用全矢量有限元法对提出的结构进行了仿真,得到了温度对光纤有效折射率、纤芯能量和有效模面积等传输特性的影响。结果表明,随着温度的升高,光纤的有效折射率和有效模面积会减小,纤芯能量会增加,且零群速率色散点向短波长方向移动,尤其在短波长条件下光纤传输特性随温度变化趋势更加明显。该研究提高了光子带隙型光子晶体光纤传输特性的温度灵敏度,使其更加适合于温度传感方面的应用。 展开更多
关键词 光纤光学 光子带隙型光子晶体光纤 全矢量有限元法 温度传感 高折射率液体圆柱
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空芯光子带隙光纤在甲烷检测中的应用 被引量：3
7
作者 吴希军 王玉田 +1 位作者 赵兴涛 潘钊 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期410-413,共4页
以多段级联的空芯光子带隙光纤(PBF)作为气体传感探头,以谐波检测技术作为信号处理方法,构建了一种新型全光纤甲烷监测系统。分析了甲烷在空芯内的扩散特性,实现了传感气室的优化设计。实验结果证实了该传感头用于甲烷检测的可行性。
关键词 光纤传感器 空芯光子带隙光纤 甲烷 谐波检测
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以空芯光子带隙光纤作气室的全光纤甲烷检测 被引量：2
8
作者 王书涛 刘铭华 +4 位作者 曾秋菊 王志芳 王兴龙 陈东营 魏蒙 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期1-6,共6页
以空芯光子带隙光纤(PBGF)作为气体传感部件,分析了PBGF内部导光机制及其甲烷在纤芯缺陷区域的扩散特性,设计多段PBGF连接耦合弯曲成圈在一起组成的传感气室,构建一套全光纤甲烷浓度检测系统。引入分布式反馈光纤激光器的调控机制,采用... 以空芯光子带隙光纤(PBGF)作为气体传感部件,分析了PBGF内部导光机制及其甲烷在纤芯缺陷区域的扩散特性,设计多段PBGF连接耦合弯曲成圈在一起组成的传感气室,构建一套全光纤甲烷浓度检测系统。引入分布式反馈光纤激光器的调控机制,采用谐波检测技术,实现了整体对全光纤甲烷浓度检测系统的优化。经实验,可证明由该传感部件组成的全光纤甲烷浓度检测系统能够实现甲烷浓度在线实时检测,并且甲烷浓度与相对强度成良好的线性关系,其线性度可达99.8%。 展开更多
关键词 全光纤检测 空芯光子带隙光纤 甲烷浓度 谐波检测
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全固态带隙结构光子晶体光纤中非线性过程的数值模拟 被引量：2
9
作者 方晓惠 胡明列 +3 位作者 刘博文 栗岩峰 柴路 王清月 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期742-748,共7页
全固态带隙结构光子晶体光纤能够同时提供大模场面积和可控色散特性,为高功率下的非线性传输过程提供了一种新的介质,尤其在构成全光纤色散补偿和高功率孤子传输器件方面具有重要的应用价值。利用改进的广义非线性薛定谔方程数值模拟了... 全固态带隙结构光子晶体光纤能够同时提供大模场面积和可控色散特性,为高功率下的非线性传输过程提供了一种新的介质,尤其在构成全光纤色散补偿和高功率孤子传输器件方面具有重要的应用价值。利用改进的广义非线性薛定谔方程数值模拟了全固态带隙结构光子晶体光纤中的非线性过程,分析了这种光纤中由于带隙特性和色散特性的共同作用,对飞秒激光非线性传输过程的影响,其中最明显的效应就是带隙特性对孤子白频移有很强的抑制作用。进一步详细讨论了入射脉冲峰值功率、带隙宽度以及带隙中心位置对非线性传输过程的影响。 展开更多
关键词 非线性光学 光子晶体光纤 光子带隙 飞秒激光
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光子带隙光纤背向散射次波建模及实验验证
10
作者 王晓阳 滕飞 +5 位作者 徐小斌 王琪伟 周晓娜 田亚男 马官营 李勇 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期765-773,共9页
光子带隙光纤有着独特的结构形式、传输介质和导光机制,这使其具有传统光纤无法比拟的优点,是未来光纤陀螺的理想选择。但光子带隙光纤粗糙的纤芯内壁导致其产生强烈的背向散射次波,会使光子带隙光纤陀螺产生额外的非互易误差。为了定... 光子带隙光纤有着独特的结构形式、传输介质和导光机制,这使其具有传统光纤无法比拟的优点,是未来光纤陀螺的理想选择。但光子带隙光纤粗糙的纤芯内壁导致其产生强烈的背向散射次波,会使光子带隙光纤陀螺产生额外的非互易误差。为了定量分析光子带隙光纤背向散射次波强度大小,论文基于电偶极子辐射理论建立了一种简单的光子带隙光纤背向散射次波理论模型。通过聚焦离子束微纳加工法和原子力显微镜测量得到了准确的纤芯内壁表面形貌功率谱密度,进而计算得到HC-1550-02型光子带隙光纤背向散射系数理论值为2.61×10^(-9)/mm。通过光频域背向反射散射仪得到HC-1550-02型光子带隙光纤背向散射系数测量值为~1.82×10^(-9)/mm,初步验证了背向散射次波模型的正确性,为背向散射次波抑制技术研究奠定了基础。 展开更多
关键词 光子带隙光纤 背向散射次波 功率谱密度
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光子带隙型光子晶体光纤研究与应用 被引量：2
11
作者 李霞 侯蓝田 +2 位作者 李蕊 梁丹华 夏长明 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2009年第1期60-62,共3页
带隙型光子晶体光纤(PBG-PCF)因其独特的性能,在各个领域都有着广泛的应用前景。文章阐述了带隙型光子晶体光纤的导光机制,并将带隙型光子晶体光纤分为空芯光子晶体光纤和全固态带隙型光子晶体光纤两类,较全面地讨论了这两类光纤的特性... 带隙型光子晶体光纤(PBG-PCF)因其独特的性能,在各个领域都有着广泛的应用前景。文章阐述了带隙型光子晶体光纤的导光机制,并将带隙型光子晶体光纤分为空芯光子晶体光纤和全固态带隙型光子晶体光纤两类,较全面地讨论了这两类光纤的特性及其应用。 展开更多
关键词 带隙型光子晶体光纤 光子带隙 全固态 导光机制
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光子带隙型光子晶体光纤 被引量：1
12
作者 宋学鹏 黄永清 任晓敏 《光通信研究》 北大核心 2005年第4期57-60,共4页
光子晶体光纤(PCF)有着许多奇异的特点和广泛的应用前景。目前,光子晶体光纤的技术发展很快,其潜在应用不断被发掘出来。文章简要分析了光子带隙(PBG)型PCF的导光机制,介绍了它的典型结构、制作工艺和PBG的形成机理,探讨了其在光通信中... 光子晶体光纤(PCF)有着许多奇异的特点和广泛的应用前景。目前,光子晶体光纤的技术发展很快,其潜在应用不断被发掘出来。文章简要分析了光子带隙(PBG)型PCF的导光机制,介绍了它的典型结构、制作工艺和PBG的形成机理,探讨了其在光通信中的应用。 展开更多
关键词 光子带隙 光子晶体光纤 损耗 光通信
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双芯光子晶体光纤的带隙及色散特性
13
作者 徐旭明 李未 +2 位作者 方利广 乐庸炉 杨春云 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期256-258,共3页
为了研究双芯光子晶体光纤的带隙和色散特性,采用平面波展开法计算了双芯光子晶体光纤的带隙特性,当相对孔径 d/A≥0.2时,归一化传播常数βA的增大,导致光子禁带宽度增加,利用空气导光的工作波长范围越大。并采用全矢量模型分析了双芯 P... 为了研究双芯光子晶体光纤的带隙和色散特性,采用平面波展开法计算了双芯光子晶体光纤的带隙特性,当相对孔径 d/A≥0.2时,归一化传播常数βA的增大,导致光子禁带宽度增加,利用空气导光的工作波长范围越大。并采用全矢量模型分析了双芯 PCF 的色散特性,得到了通过适当调整光纤的结构参量,可以获得灵活的色散特性的结果。当孔距 A=2μm、相对孔径 d/A=0.4时,在波长1.55μm附近,获得近480nm 的超平坦色散区;随着相对孔径和孔距的增大,零色散点向短波长方向移动。这为制作高效传输光信号和高性能的保偏光纤提供了一个有效途径。 展开更多
关键词 光纤光学 双芯光子晶体光纤 光子带隙 偏振色散
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复合蜂巢晶格光子晶体光纤的带隙结构研究
14
作者 栗岩锋 胡明列 +1 位作者 柴路 王清月 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2006年第B09期807-810,共4页
提出了基于复合蜂巢晶格的光子晶体光纤。该光纤包层蜂巢结构每个单元内部包含有一层空气孔,它们形成另一个蜂巢结构。采用平面波展开法研究了这种复合结构的光子晶体光纤的带隙结构随内层蜂巢晶格参数的变化规律。研究发现,内层晶格位... 提出了基于复合蜂巢晶格的光子晶体光纤。该光纤包层蜂巢结构每个单元内部包含有一层空气孔,它们形成另一个蜂巢结构。采用平面波展开法研究了这种复合结构的光子晶体光纤的带隙结构随内层蜂巢晶格参数的变化规律。研究发现,内层晶格位置存在一个临界值,在该值以下,光纤的带隙减小。同时得到了一些晶格参数使得次带隙得到抑制,而主带隙大小基本不变。 展开更多
关键词 光电子学 光子晶体光纤 光子带隙光纤 光子带隙 平面波展开法
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空芯反谐振和光子带隙复合光纤的优化设计
15
作者 张慧嘉 徐士杰 +3 位作者 郭娜 杨鹏 庞璐 宁鼎 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1393-1396,共4页
空芯反谐振和光子带隙复合光纤是刚刚兴起的一种新型空芯微结构光纤。由于这种光纤可同时实现低损耗和单模传输的特点,所以可应用于光纤陀螺、光纤激光通信等领域。为了实现良好的单模性和低损耗,本文对此种光纤的基模和高阶模的限制和... 空芯反谐振和光子带隙复合光纤是刚刚兴起的一种新型空芯微结构光纤。由于这种光纤可同时实现低损耗和单模传输的特点,所以可应用于光纤陀螺、光纤激光通信等领域。为了实现良好的单模性和低损耗,本文对此种光纤的基模和高阶模的限制和散射损耗进行了计算,通过优选光纤内包层气孔归一化内径d/D和内包层气孔壁厚度t,得到了当d/D=068,t=500nm时,在工作波长1500~1590nm范围,空芯反谐振和光子带隙复合光纤可实现良好的单模性和低损耗。 展开更多
关键词 空芯光子带隙光纤 空芯反谐振光纤 表面散射损耗
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光子晶体光纤前向布里渊散射现象中的声波带隙特性
16
作者 苏晓星 陈钊 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期50-53,共4页
利用平面波展开方法,对光子晶体光纤的前向布里渊散射现象中的声波带隙特性进行了数值仿真.结果表明,对于较为常见的空气孔排列为六角密排结构、空气孔形状为圆形的实芯光子晶体光纤,只有当空气孔的填充率大于一定阈值时才出现较明显的X... 利用平面波展开方法,对光子晶体光纤的前向布里渊散射现象中的声波带隙特性进行了数值仿真.结果表明,对于较为常见的空气孔排列为六角密排结构、空气孔形状为圆形的实芯光子晶体光纤,只有当空气孔的填充率大于一定阈值时才出现较明显的XY模态声波的带隙,并且最低与次低带隙的上下边界均随空气孔的填充率的增大而下降.根据所得结果讨论了在这种类型的光子晶体光纤中空气孔的填充率对前向布里渊散射强度的影响. 展开更多
关键词 光子晶体光纤 前向布里渊散射 声子晶体 声波带隙 平面波展开
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空芯光子带隙光纤结构参数对其有效折射率的影响
17
作者 王芳 宋艳 《河南师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期65-67,共3页
利用有限元法,从理论和数值上研究了19孔纤芯空芯光子晶体带隙光纤(PBGFs)的结构参数对其有效折射率的影响.采用拓扑优化方法改善纤芯空气孔内层厚度和角度,研究了基本模型的有效折射率与结构参数的关联性.采用完美匹配层(APML)做吸收... 利用有限元法,从理论和数值上研究了19孔纤芯空芯光子晶体带隙光纤(PBGFs)的结构参数对其有效折射率的影响.采用拓扑优化方法改善纤芯空气孔内层厚度和角度,研究了基本模型的有效折射率与结构参数的关联性.采用完美匹配层(APML)做吸收边界条件,数值结果表明选择边界条件对结果的精度和准确性有很大的影响,有限元法能有效地分析和设计光子晶体光纤,此研究为设计特殊用途的PBGFs提出了一种参考. 展开更多
关键词 空芯光子带隙光纤 有效折射率 结构参数
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光子晶体光纤包层折射率变化对光子带隙的影响 被引量：1
18
作者 彭伟 高素娟 +1 位作者 张力 陈鹤鸣 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第5期777-780,共4页
改变带隙效应光子晶体光纤横向的周期性介质的折射率,并通过数值计算(平面波方法)来模拟其对光子带隙的影响,进而分析了其对实现中心缺陷导光的影响。
关键词 信息光学 光子晶体光纤 光子带隙 平面波方法
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大纤芯红外带隙型光子晶体光纤研究 被引量：2
19
作者 胡倩倩 陈鹤鸣 +2 位作者 施伟华 钱晨 汪静丽 《光通信研究》 北大核心 2012年第3期42-44,共3页
针对一般红外光纤存在材料损耗高、制备工艺复杂、传输性能和输出光束质量差等问题,提出了一种适合CO2(二氧化碳)激光传输的新型大纤芯红外PBG-PCF(光子带隙型光子晶体光纤),该光纤由三角形结构光子晶体在中心抽掉19根毛细管空气孔形成... 针对一般红外光纤存在材料损耗高、制备工艺复杂、传输性能和输出光束质量差等问题,提出了一种适合CO2(二氧化碳)激光传输的新型大纤芯红外PBG-PCF(光子带隙型光子晶体光纤),该光纤由三角形结构光子晶体在中心抽掉19根毛细管空气孔形成大纤芯。利用PWM(平面波展开法)分析得到了传输波长为10.6μm的CO2激光的光纤带隙图;再利用基于全矢量有限元法的仿真软件COMSOL Multiphysics分析其损耗特性。结果表明,这种结构的PBG-PCF与现有的红外光纤相比,传输10.6μm CO2激光时的损耗更小,约为0.08dB/km,可满足医用传输大功率CO2激光的需要。 展开更多
关键词 CO2激光传输 大纤芯 光子带隙型光子晶体光纤 平面波展开法 全矢量有限元法
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空芯光子带隙光纤的损耗特性 被引量：5
20
作者 王鑫 娄淑琴 邢震 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第S2期109-114,共6页
降低光纤损耗是当前空芯光子带隙光纤的研究重点。以19芯空芯光子带隙光纤为例,采用有限元方法,从光纤结构设计角度出发,系统地研究了光纤结构参数与光纤损耗之间的关联性。研究结果表明,增大包层空气孔层数、包层空气孔占空比以及包层... 降低光纤损耗是当前空芯光子带隙光纤的研究重点。以19芯空芯光子带隙光纤为例,采用有限元方法,从光纤结构设计角度出发,系统地研究了光纤结构参数与光纤损耗之间的关联性。研究结果表明,增大包层空气孔层数、包层空气孔占空比以及包层空气孔的倒圆角直径可以有效降低光纤的限制损耗(降低到10-4 dB/km以下);而表面散射损耗的大小取决于芯模和表面模之间的耦合,纤芯壁厚增加以及纤芯扩张系数增大都会导致芯模与表面模的耦合增强,增大光纤表面散射损耗,并且由于表面模的出现也会导致光纤的传输带宽变窄。受光纤结构的限制,19芯空芯光子带隙光纤的光纤损耗难以降到1 dB/km以下,进一步降低光纤损耗,只能通过去掉更多的空气孔,形成更大的空芯结构。研究结果为优化空芯光子带隙光纤结构、降低损耗提供了理论依据和指导。 展开更多
关键词 光子带隙光纤 空芯 损耗
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