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基于对称双环嵌套管的低损耗弱耦合六模空芯负曲率光纤

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物理学报 2024年第7期73卷 90-103页

作者：惠战强刘瑞华高黎明韩冬冬李田甜巩稼民西安邮电大学电子工程学院西安710121 西安市微波光子与光通信技术重点实验室西安710121

本文设计了一种具有对称双环嵌套管结构的新型低损耗少模空芯负曲率光纤,该光纤支持LP_(01),LP_(11),LP_(21),LP_(02),LP_(31a),LP_(31b)共6种纤芯模式.所设计的光纤以SiO(_2)作为基底材料,采用特殊的对称双环嵌套结构将包层区域进行划... 详细信息

本文设计了一种具有对称双环嵌套管结构的新型低损耗少模空芯负曲率光纤,该光纤支持LP_(01),LP_(11),LP_(21),LP_(02),LP_(31a),LP_(31b)共6种纤芯模式.所设计的光纤以SiO(_2)作为基底材料,采用特殊的对称双环嵌套结构将包层区域进行划分,能够有效地减小纤芯模式与包层模式的耦合.使用有限元法对该少模空芯负曲率光纤的结构参数进行优化,并分析了纤芯各个模式的限制损耗和弯曲损耗.仿真结果表明,所提出的少模空芯负曲率光纤能够同时支持弱耦合的6种纤芯模式独立传输(相邻模式间的有效折射率差均大于10~(–4),有效地避免了纤芯内模式间的耦合).在400 nm带宽(1.23—1.63μm,覆盖O,E,S,C,L波段)范围内,纤芯中的6个模式均保持低损耗稳定传输.各模式限制损耗在1.4μm处达到最低,其中基模LP_(01)模式的限制损耗最低,为4.3×10^(–7)d B/m.此外,当弯曲半径为7 cm时,各模式在一定工作波长范围内均保持低弯曲损耗传输.公差分析表明,当结构参数偏移±1%时,该少模空芯负曲率光纤仍然可以保持低损耗弱耦合的传输特性.

关键词：空芯负曲率光纤少模光纤限制损耗弯曲损耗

低损耗大带宽双芯负曲率太赫兹光纤偏振分束器

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物理学报 2022年第4期71卷 324-335页

作者：惠战强高黎明刘瑞华韩冬冬汪伟西安邮电大学电子工程学院西安710121 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室西安710119

设计了一种基于双芯负曲率光纤的新型低损耗大带宽太赫兹偏振分束器,该器件以环烯烃共聚物为基底,沿圆周等间距分布着12个含内嵌管的圆形管,通过上下对称的两组外切小包层管将纤芯分成双芯.采用时域有限差分法对其导模特性进行分析,详... 详细信息

设计了一种基于双芯负曲率光纤的新型低损耗大带宽太赫兹偏振分束器,该器件以环烯烃共聚物为基底,沿圆周等间距分布着12个含内嵌管的圆形管,通过上下对称的两组外切小包层管将纤芯分成双芯.采用时域有限差分法对其导模特性进行分析,详细研究了各个参数对其偏振分束特性的影响,分析了该偏振分束器的消光比、带宽、传输损耗等性能.仿真结果表明:当入射光频率为1 THz,分束器长度为6.224 cm时,x偏振光的消光比达到120.8 dB,带宽为0.024 THz,y偏振光的消光比达到63.74 dB,带宽为0.02 THz,传输总损耗低至0.037 dB/cm.公差分析表明结构参数在±1%的偏差下,偏振分束器仍然可以保持较好的性能.

关键词：太赫兹偏振分束器负曲率光纤耦合模理论

类摩天轮型多孔纤芯超高双折射太赫兹光子晶体光纤特性研究

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光学学报 2023年

作者：师东方惠战强韩冬冬巩稼民赵峰西安邮电大学微波光子学与光通信西安市重点实验室西安邮电大学电子工程学院

太赫兹通信具有更大的数据传输容量、更快的传输速率等优势，有望成为未来6G通信的关键技术之一。本文提出了一种以新型聚合物Topas作为基底材料的类摩天轮型多孔芯光子晶体光纤。利用时域有限差分法对光纤的双折射、损耗及色散等特性... 详细信息

太赫兹通信具有更大的数据传输容量、更快的传输速率等优势，有望成为未来6G通信的关键技术之一。本文提出了一种以新型聚合物Topas作为基底材料的类摩天轮型多孔芯光子晶体光纤。利用时域有限差分法对光纤的双折射、损耗及色散等特性进行数值模拟。结果表明：该光纤在3-6THz的工作频段内可提供10-1数量级的双折射值。在4THz处达到0.1085的超高双折射、10-1dB/cm的总损耗、10-16dB/cm的极低限制损耗和2.4×10-14dB/cm的低弯曲损耗。且该光纤在3-5.5THz频率范围内拥有近零色散值为±0.11/THz2/cm。该光纤的良好特性对太赫兹光器件以及偏振传感等领域的发展具有促进作用。

关键词：太赫兹光子晶体光纤高双折射色散平坦

基于光子晶体光纤中双抽运四波混频效应的非归零到归零码型转换实验研究

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物理学报 2013年第8期62卷 198-206页

作者：惠战强张建国西安邮电大学电子工程学院西安710121 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室西安710119

提出并实验证实了利用色散平坦高非线性光子晶体光纤中双抽运四波混频效应实现非归零(NRZ)到归零(RZ)码型转换的新方案,将一束NRZ信号光与两束同步时钟脉冲光同时注入光子晶体光纤,通过双抽运四波混频效应产生两个闲频光,经过光学滤波... 详细信息

提出并实验证实了利用色散平坦高非线性光子晶体光纤中双抽运四波混频效应实现非归零(NRZ)到归零(RZ)码型转换的新方案,将一束NRZ信号光与两束同步时钟脉冲光同时注入光子晶体光纤,通过双抽运四波混频效应产生两个闲频光,经过光学滤波后即可完成单到双全光NRZ-RZ码型转换.与基于常规单抽运四波混频效应的码型转换方式相比,本设计方案由于采用了双抽运四波混频效应,因此具有双路组播信号波长可彼此独立选取的优点.分析了码型转换器的波长调谐性及对输入光功率波动的容忍性,得到转换信号的最优消光比和Q因子分别为15dB和5.4.研究结果表明,本方案既具有对比特率和调制格式透明的优点,又避免了使用单抽运四波混频效应进行码型转换时两路组播信号波长相互制约的弊端,且实现了全光波长转换和波长组播功能.

关键词：码型转换四波混频双抽运光子晶体光纤

基于光子晶体光纤中自相位调制效应的6×40 Gbit/s全光波长组播实验研究(英文)

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红外与激光工程 2015年第1期44卷 222-227页

作者：惠战强西安邮电大学电子工程学院陕西西安710121

基于非线性效应的全光组播,以其能直接在光域内将信息从单节点路由到多目标节点而受到广泛关注。实验证实了利用色散平坦高非线性光子晶体光纤级联光学滤波器实现全光波长组播的新方案,通过使用窄带光学滤波器依次选择自相位调制加宽光... 详细信息

基于非线性效应的全光组播,以其能直接在光域内将信息从单节点路由到多目标节点而受到广泛关注。实验证实了利用色散平坦高非线性光子晶体光纤级联光学滤波器实现全光波长组播的新方案,通过使用窄带光学滤波器依次选择自相位调制加宽光谱分量,对速率为40 Gbit/s的归零信号实现了极性保持、通道间距100 nm的1到6信道全光波长组播。进一步研究了所设计全光波长组播器的动态特性,结果表明,它具有20 nm的宽带波长调谐范围,同时,对输入信号的光功率波动具有较强的容忍性,系统整体结构简单,在未来透明光子网络中很有应用潜力。

关键词：光子晶体光纤自相位调制全光组播光学滤波器

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耗散孤子分裂过程的实时测量研究

光学学报 2022年第7期42卷 15-20页

作者：韩冬冬张佳月任凯利郑益朋惠战强赵峰巩稼民西安邮电大学电子工程学院陕西西安710121

色散傅里叶变换技术为研究被动锁模光纤激光器中孤子各种瞬时、复杂、非重复的非线性过程提供了一种强有力的实时测量手段。利用色散傅里叶变换技术研究了基于非线性偏振旋转技术的被动锁模光纤激光器中耗散孤子分裂的整个实时动态过程... 详细信息

色散傅里叶变换技术为研究被动锁模光纤激光器中孤子各种瞬时、复杂、非重复的非线性过程提供了一种强有力的实时测量手段。利用色散傅里叶变换技术研究了基于非线性偏振旋转技术的被动锁模光纤激光器中耗散孤子分裂的整个实时动态过程。研究发现,当泵浦功率为280 mW时耗散孤子发生分裂,耗散孤子分裂前首先由噪声背景脉冲产生单孤子脉冲。与泵浦功率为180 mW时的单孤子锁模状态不同的是,分裂前的单孤子的光谱上有新的光谱成分产生。这个新的频率成分会随着孤子脉冲在谐振腔中循环的圈数不断放大和展宽,并最终演化为一个新的耗散孤子脉冲。本研究对明确被动锁模光纤激光器中耗散孤子的产生和分裂机理有着重要的意义。

关键词：光纤光学耗散孤子孤子分裂锁模光纤激光器

基于K-means算法的自动锁模光纤激光器

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红外与激光工程 2023年第5期52卷 112-119页

作者：韩冬冬樊泽阳任凯利郑益朋李田甜惠战强巩稼民西安邮电大学电子工程学院陕西西安710121 西安市微波光子与光通信重点实验室陕西西安710121

研究了一种基于K-means算法和非线性偏振旋转谐振技术的自动锁模传统孤子光纤激光器。实验中通过K-means算法对电动偏振控制器进行调节,利用示波器实时采集数据,并基于脉冲判决算法将脉冲分为基频锁模态和其他状态。当泵浦驱动电流为230... 详细信息

研究了一种基于K-means算法和非线性偏振旋转谐振技术的自动锁模传统孤子光纤激光器。实验中通过K-means算法对电动偏振控制器进行调节,利用示波器实时采集数据,并基于脉冲判决算法将脉冲分为基频锁模态和其他状态。当泵浦驱动电流为230 mA时,实现了1531 nm、脉宽为456 fs的基频传统孤子输出。然后,通过调节电动偏振控制器遍历激光器输出状态,并进行脉冲判决分类。最后,通过K-means算法将处于基频锁模态时电动偏振控制器旋转桨的角度按空间坐标系聚类分析。当光纤激光器处于非基频锁模态时,通过K-means算法调节电动偏振控制器,恢复到基频锁模状态。经过100次测试,从失锁或其他状态调节到基频锁模态点所需平均时间为0.25 s。该工作为实现高效、便捷的光纤激光器自动锁模提供了新的方案。

关键词：光纤激光器非线性偏振旋转 K-means算法自动锁模

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湍流大气对高斯光束聚焦特性的影响

光电子．激光 2014年第4期25卷 801-805页

作者：曾祥梅惠战强王烨周花西安邮电大学电子工程学院光电子技术系陕西西安710121

基于广义惠更斯-菲涅尔原理,推导出高斯光束在湍流大气中经薄透镜聚焦后的光强解析表达式,进而得到轴上点最大光强和相对焦移的公式。对表达式进行的数值仿真结果表明,湍流大气中高斯光束的聚焦规律与自由空间中高斯光束的聚焦规律相同... 详细信息

基于广义惠更斯-菲涅尔原理,推导出高斯光束在湍流大气中经薄透镜聚焦后的光强解析表达式,进而得到轴上点最大光强和相对焦移的公式。对表达式进行的数值仿真结果表明,湍流大气中高斯光束的聚焦规律与自由空间中高斯光束的聚焦规律相同,湍流大气对高斯光束聚焦特性的影响表现为,使得轴上点最大光强减小、相对焦移增大。因此,为在探测器上获得最大光强和较小的相对焦移,应采用大束腰高斯光束通过短焦距透镜进行聚焦。

关键词：湍流大气高斯光束相对焦移

类摩天轮型多孔纤芯超高双折射率太赫兹光子晶体光纤特性

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光学学报 2023年第10期43卷 21-29页

作者：师东方惠战强韩冬冬巩稼民赵峰西安邮电大学电子工程学院陕西西安710121 西安邮电大学微波光子学与光通信西安市重点实验室陕西西安710121

提出一种以新型聚合物Topas作为基底材料的类摩天轮型多孔芯光子晶体光纤。利用时域有限差分法对光纤的双折射率、损耗及色散等特性进行数值模拟。结果表明:该光纤在3~6 THz的工作频段内可提供10^(-1)数量级的双折射率,在4 THz处达到0.1... 详细信息

提出一种以新型聚合物Topas作为基底材料的类摩天轮型多孔芯光子晶体光纤。利用时域有限差分法对光纤的双折射率、损耗及色散等特性进行数值模拟。结果表明:该光纤在3~6 THz的工作频段内可提供10^(-1)数量级的双折射率,在4 THz处达到0.1085的超高双折射率、10^(-1)dB/cm的总损耗、10^(-16)dB/cm的极低限制损耗和2.4×10^(-14)dB/cm的低弯曲损耗;该光纤在3~5.5 THz频率范围内拥有近零色散值,为±0.11 THz-2·cm^(-1)。该光纤的良好特性对太赫兹光器件以及偏振传感等领域的发展具有促进作用。

关键词：光纤光学太赫兹光子晶体光纤高双折射率平坦色散