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一种新型高双折射光子晶体光纤特性研究

物理学报 2013年第8期62卷 236-241页

作者：曹晔李荣敏童峥嵘天津理工大学计算机与通信工程学院薄膜电子与通信器件重点实验室智能计算及软件新技术重点实验室天津300384

设计了一种高双折射高非线性光子晶体光纤,采用全矢量有限元法研究了这种光纤的基模模场、双折射、非线性、有效模面积及色散特性.数值研究发现,减小孔间距Λ的大小,在波长1550nm处,该光纤可获得10-2数量级的双折射B,比普通的椭圆保偏... 详细信息

设计了一种高双折射高非线性光子晶体光纤,采用全矢量有限元法研究了这种光纤的基模模场、双折射、非线性、有效模面积及色散特性.数值研究发现,减小孔间距Λ的大小,在波长1550nm处,该光纤可获得10-2数量级的双折射B,比普通的椭圆保偏光纤高约两个数量级;同时,该光纤可获得42W-1·km-1的高非线性系数γ.另外,分别在可见光和近红外波段出现了两个零色散波长,在波长800—2000nm之间具有良好的色散平坦特性.这种设计为获得高双折射高非线性超平坦色散光子晶体光纤提供了一种新的方法,该光纤在偏振控制、非线性光学和色散控制方面具有广泛的应用前景.

关键词：光子晶体光纤高双折射高非线性有限元法

基于多模光纤偏芯熔接实现温度和折射率同时测量的光纤传感器

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光学学报 2014年第1期34卷 53-57页

作者：童峥嵘韩伟曹晔天津理工大学薄膜电子与通信器件重点实验室智能计算及软件新技术重点实验室天津300384

利用偏芯熔接的方法,研制出一种可实现温度和折射率同时测量的光纤传感器。该传感器将一段多模光纤MMF2的左端与一芯径与长度均相同的多模光纤MMF1偏芯熔接,右端与一大芯径多模光纤MMF3对芯熔接构成传感头,利用多模光纤纤芯模和包层模... 详细信息

利用偏芯熔接的方法,研制出一种可实现温度和折射率同时测量的光纤传感器。该传感器将一段多模光纤MMF2的左端与一芯径与长度均相同的多模光纤MMF1偏芯熔接,右端与一大芯径多模光纤MMF3对芯熔接构成传感头,利用多模光纤纤芯模和包层模对温度、折射率的敏感性差异,结合敏感矩阵实现了双参量同时测量。实验选取了位于1536.98nm和1545.24nm处的干涉谷进行了温度和折射率的测量,测得1536.98nm处的干涉谷对温度的灵敏度为0.105nm/℃,对折射率不敏感;1545.24nm处的干涉谷对温度的灵敏度为0.052nm/℃,对折射率的敏感性为32.2nm/RIU(RIU表示单位折射率)。该传感器也可应用于其他参量的测量,具有良好的应用前景。

关键词：光纤光学温度和折射率测量偏芯干涉传感器

利用PDM技术实现DWDM-CO-OFDM超高速传输的研究

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光电子．激光 2012年第11期23卷 2112-2116页

作者：童峥嵘姚超曹晔天津理工大学计算机与通信工程学院天津300384

基于偏振模复用(PDM,polarization division multiplexing)技术,提出一种密集波分复用(DWDM)相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统。系统中,PDM在提高系统容量的同时不会降低系统性能,DWDM可以成倍的提高单个光纤的传输容量,进而使CO-OFDM... 详细信息

基于偏振模复用(PDM,polarization division multiplexing)技术,提出一种密集波分复用(DWDM)相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统。系统中,PDM在提高系统容量的同时不会降低系统性能,DWDM可以成倍的提高单个光纤的传输容量,进而使CO-OFDM信号在单个光纤中超高速传输成为可能。同时,采用限幅选择映射(SLM,selected mapping)算法以降低OOFDM系统峰均功率比(PAPR)。利用Optisystem光学仿真软件仿真表明,在发射端满足光信噪比(OS-NR)不小于18.9dB情况下,原始100Gb/s的CO-OFDM信号能够在单模光纤(SMF)中传输1 000km,且整个系统的误码率(BER)不大于10-3。采用限幅SLM算法后,单通道PAPR值降低了4.39dB,但达到10-3BER付出了0.6dB的OSNR代价。

关键词：偏振模复用(PDM) 密集波分复用(DWDM) 相干光正交频分复用(CO-OFDM) 限幅选择映射(SLM)算法

基于微结构纤芯的超低损耗多零色散点的高双折射光子晶体光纤

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中国激光 2013年第9期40卷 125-130页

作者：曹晔王江昀童峥嵘天津理工大学薄膜电子与通信器件重点实验室天津300384

提出了一种新型的微结构纤芯的光子晶体光纤，在纤芯中引入10个呈矩形排列的小圆空气孔，包层空气孔呈阶梯渐增结构。采用全矢量有限元法，通过改变纤芯小圆空气孔的大小和二者之间的孔间距，研究了这种光纤的基模模场、双折射、限制损... 详细信息

提出了一种新型的微结构纤芯的光子晶体光纤，在纤芯中引入10个呈矩形排列的小圆空气孔，包层空气孔呈阶梯渐增结构。采用全矢量有限元法，通过改变纤芯小圆空气孔的大小和二者之间的孔间距，研究了这种光纤的基模模场、双折射、限制损耗和色散特性。研究结果表明，当小圆半径r1=0.225 μm，孔间距Λ2=1.30 μm时，在波长1.55 μm处，双折射为3.22×10-2，限制损耗低至4.92×10-8 dB/m，且在0.6~2.0 μm之间可获得三个零色散点。另外，通过优化纤芯结构参数，在波长1.55 μm处，双折射最大值可达3.45×10-2,损耗最低达2.88×10-9 dB/m。该设计为在光纤通信、光纤传感方面的应用提供了理论基础。

关键词：光纤光学光子晶体光纤微结构纤芯高双折射低损耗有限元法

基于腐蚀型多模光纤的干涉型传感器实现温度和液位同时测量

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光电子．激光 2014年第1期25卷 118-122页

作者：童峥嵘杨娇曹晔苏军天津理工大学薄膜电子与通信器件重点实验室天津300384

提出了一种新颖的基于腐蚀型多模光纤(MMF)级联的干涉型光纤传感器。在芯径为50μm的MMF1左侧熔接一段被腐蚀的芯径为105μm的大芯径MMF2构成传感区域。实验中,MMF2的包层采用HF溶液腐蚀的方法去除。由于纤芯失配,两段MMF内部均产生多... 详细信息

提出了一种新颖的基于腐蚀型多模光纤(MMF)级联的干涉型光纤传感器。在芯径为50μm的MMF1左侧熔接一段被腐蚀的芯径为105μm的大芯径MMF2构成传感区域。实验中,MMF2的包层采用HF溶液腐蚀的方法去除。由于纤芯失配,两段MMF内部均产生多种纤芯模式,它们之间相互干涉,随之产生一系列具有不同灵敏特性的干涉峰。利用干涉谱中不同波谷对温度和液位的灵敏度差异,实现对温度和液位的同时测量。测得3个波谷的温度灵敏度分别为0.066nm/℃、0.139nm/℃和0.031nm/℃;通过对水和盐水的液位进行实验对比发现,传感器对盐水的液位灵敏度较高,测得液位灵敏度最高可达-1.251nm/mm。实验表明,本文传感系统成本低、结构简单,可用于温度和液位的同时测量,在石油开采、生物制药等方面具有潜在的应用价值。

关键词：光纤传感器多模光纤(MMF) 温度液位

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短长度的双椭圆纤芯光子晶体光纤偏振分束器

中国激光 2012年第10期39卷 95-99页

作者：李荣敏曹晔童峥嵘天津理工大学薄膜电子与通信器件重点实验室及智能计算及软件新技术重点实验室天津300384

基于双折射效应设计了一种新型的双椭圆纤芯光子晶体光纤(PCF)偏振分束器,通过在每个纤芯处引入一对大空气孔和一对小空气孔来构成椭圆纤芯。采用全矢量有限元法(FEM)和半矢量光束传播法数值模拟偏振分束器的性能,结果表明,在工作波长1... 详细信息

基于双折射效应设计了一种新型的双椭圆纤芯光子晶体光纤(PCF)偏振分束器,通过在每个纤芯处引入一对大空气孔和一对小空气孔来构成椭圆纤芯。采用全矢量有限元法(FEM)和半矢量光束传播法数值模拟偏振分束器的性能,结果表明,在工作波长1.55μm处,光纤长度为544μm时,X、Y方向偏振光可实现分离,且消光比达到-43.75dB,消光比小于-10dB的带宽为80nm。这为设计具有高消光比和极短长度的双芯光子晶体光纤偏振分束器提供了一种新的结构。

关键词：光纤光学双芯光子晶体光纤偏振分束器全矢量有限元法半矢量光束传播法

基于碲酸盐玻璃的新型双芯光子晶体光纤偏振分束器

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中国激光 2013年第6期40卷 230-234页

作者：曹晔崔丹宁童峥嵘赵健天津理工大学薄膜电子与通信器件重点实验室天津300384

设计了一种基于碲酸盐玻璃的双芯光子晶体光纤(PCF)偏振分束器,采用全矢量有限元法和模式耦合基本理论以及全矢量光束传播法对其特性进行了研究,并与相同结构参数的石英玻璃双芯光子晶体光纤偏振分束器的特性进行了对比。结果表明,此种... 详细信息

设计了一种基于碲酸盐玻璃的双芯光子晶体光纤(PCF)偏振分束器,采用全矢量有限元法和模式耦合基本理论以及全矢量光束传播法对其特性进行了研究,并与相同结构参数的石英玻璃双芯光子晶体光纤偏振分束器的特性进行了对比。结果表明,此种偏振分束器有更高的消光比和极低的耦合损耗,在工作波长为1.55μm,光纤长度为441μm时,两偏振光实现分离,两个纤芯在x、y方向偏振光的消光比分别达到-50.1dB和-53.6dB,消光比小于-20dB的带宽分别为34nm和36nm,耦合损耗仅为0.0009dB。

关键词：光纤光学光子晶体光纤偏振分束器全矢量有限元法消光比光束传播法

基于相位调制和光子晶体光纤Sagnac环的可调谐微波光子滤波器

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光子学报 2015年第9期44卷 98-103页

作者：曹晔陈磊童峥嵘天津理工大学计算机与通信工程学院教育部通信器件与技术工程研究中心天津市薄膜电子与通信器件重点实验室天津300384

提出了一种光子晶体光纤Sagnac环切割宽带光源的中心频率连续可调的微波光子滤波器.用温敏液体(Cat.19340)对光子晶体光纤(长度为5m)中心的一个大孔进行填充后嵌入Sagnac环.仿真分析了不同填充占空比对Sagnac环梳状谱周期和滤波器通带... 详细信息

提出了一种光子晶体光纤Sagnac环切割宽带光源的中心频率连续可调的微波光子滤波器.用温敏液体(Cat.19340)对光子晶体光纤(长度为5m)中心的一个大孔进行填充后嵌入Sagnac环.仿真分析了不同填充占空比对Sagnac环梳状谱周期和滤波器通带中心频率调谐范围的影响,测得占空比越大,Sagnac环的梳状谱周期越小,滤波器通带中心频率的调谐范围越大.在占空比最大的情况下,当温度为20℃和80℃时,Sagnac环的梳状谱周期分别为0.72nm和0.52nm,用该Sagnac环对宽带光源进行切割,当温度在20℃~80℃变化时,多波长光源波长间隔在0.72nm^0.52nm连续可调,实现了滤波器通带中心频率在15.5GHz^21.5GHz范围内连续可调.

关键词：微波光子滤波器可调谐相位调制光子晶体光纤液体填充 Sagnac环波长间隔

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可双参量同时测量的干涉型全光纤传感器

光子学报 2015年第10期44卷 82-87页

作者：曹晔赵晨童峥嵘天津理工大学计算机与通信工程学院天津市薄膜电子与通信器件重点实验室天津300384

提出并制作了一种马赫增德干涉仪级联光纤布喇格光栅的全光纤传感器,其中马赫增德干涉仪由两个球形结构组成,起分光器和耦合器的作用.分析了各项结构参量对灵敏度的影响,结果表明马赫增德干涉峰和光纤布喇格光栅的透射峰对不同参量的灵... 详细信息

提出并制作了一种马赫增德干涉仪级联光纤布喇格光栅的全光纤传感器,其中马赫增德干涉仪由两个球形结构组成,起分光器和耦合器的作用.分析了各项结构参量对灵敏度的影响,结果表明马赫增德干涉峰和光纤布喇格光栅的透射峰对不同参量的灵敏度不同.实验测得马赫增德干涉峰对温度、折射率和液位的灵敏度分别为0.072 45nm/℃、87.65nm/RIU和0.029 714nm/mm;光纤布喇格光栅透射峰对温度的灵敏度为0.009 89nm/℃,但对折射率、液位不灵敏,因此可利用敏感矩阵实现双参量同时测量.该传感器可广泛应用于化学、生物和制药等领域.

关键词：光纤传感器马赫增德尔干涉仪球形结构光纤布喇格光栅温度折射率液位