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低色散单基模空心Bragg光纤

光学技术 2019年第4期45卷 443-446页

作者：单昕廖同庆蔡培君吴建宿州学院信息工程学院安徽宿州2340001 安徽大学电子信息工程学院安徽合肥230601

针对飞秒光脉冲全光纤化传输的需求,研究了空心Bragg光纤单基模传输的特性。进而设计了一款空心Bragg光纤,用于中心波长在1.550μm的飞秒脉冲单基模传输。为了解决空心Bragg光纤在工作窗口色散过大的问题,通过合理的引入缺陷层调节空心B... 详细信息

针对飞秒光脉冲全光纤化传输的需求,研究了空心Bragg光纤单基模传输的特性。进而设计了一款空心Bragg光纤,用于中心波长在1.550μm的飞秒脉冲单基模传输。为了解决空心Bragg光纤在工作窗口色散过大的问题,通过合理的引入缺陷层调节空心Bragg光纤单基模传输的色散特性,使其在工作窗口低色散或零色散传输。仿真结果表明,空心Bragg光纤在1.45μm至1.65μm的带宽范围内都可以维持单基模、低色散或零色散传输,完全满足脉宽为100飞秒的光脉冲全光纤化传输的需求。

关键词：飞秒脉冲传输空心Bragg光纤单基模缺陷层大带宽低色散

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低色散四包层单模光纤的特性研究与试制

光纤与电缆及其应用技术 1990年第3期 36-42页

作者：萧天鹏

色散双窗口或色散平坦光纤由于在两个波段或相当宽的波长范围有低色散特性,因而倍受人们的关注。三包层或四包层结构是获得上述特性的典型结构型式。本文概述了四包层结构的基本理论,对有关特性和结构参数进行了必要的计算和考虑,研究... 详细信息

色散双窗口或色散平坦光纤由于在两个波段或相当宽的波长范围有低色散特性,因而倍受人们的关注。三包层或四包层结构是获得上述特性的典型结构型式。本文概述了四包层结构的基本理论,对有关特性和结构参数进行了必要的计算和考虑,研究了有关制作工艺,最终获得了在1.3μm到1.55μm波长范围内色散色散平坦光纤。

关键词：单模光纤试制特性低色散包层

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光子晶体耦合腔波导低色散慢光的研究

安徽师范大学学报（自然科学版） 2013年第1期36卷 30-35页

作者：张昌莘席伟陆霁许兴胜广东石油化工学院物理系广东茂名525000 中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室北京100083

设计一种由4孔微腔组成的二维三角晶格光子晶体耦合腔波导,应用时域有限差分法(FDTD)模拟计算TE偏振光的透射谱,获得波长在1.55941μm处最大群折射率ng=1460.31、群速度vg=c/1460.31的慢光.该光子晶体耦合腔波导传输光的群折射率随波长(... 详细信息

设计一种由4孔微腔组成的二维三角晶格光子晶体耦合腔波导,应用时域有限差分法(FDTD)模拟计算TE偏振光的透射谱,获得波长在1.55941μm处最大群折射率ng=1460.31、群速度vg=c/1460.31的慢光.该光子晶体耦合腔波导传输光的群折射率随波长(ng-λ)变化关系呈现"U"型结构,在"U"型底部出现中心波长1.55917μm、平均群折射率～ng=721.92、带宽Δλ=0.35nm、平坦率σ=0.02%的低色散慢光。进一步研究表明,移动耦合腔波导第一排空气柱的位置不仅可以在"U"型底部区域产生中心波长1.60412μm、带宽Δλ=6.67nm、平均群折射率ng=41.05的低色散慢光,而且可以在波长1.56177μm处获得最大群折射率ng=2173.12、群速度vg=c/2173.12的慢光.

关键词：光子晶体耦合腔波导低色散慢光速

新型低色散光子晶体耦合腔波导慢光特性的研究

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激光与光电子学进展 2013年第5期50卷 140-145页

作者：张昌莘许兴胜席伟李天乐陆霁王晓芳广东石油化工学院物理系广东茂名525000 中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室北京100083

设计了一种二维三角晶格光子晶体共振耦合腔波导,应用时域有限差分法(FDTD)模拟计算TE偏振光的透射谱,获得波长在1.54538μm处群折射率ng=725.93、群速度vg=c/725.93的慢光。该光子晶体共振耦合腔波导传输光的群折射率随波长变化关系呈... 详细信息

设计了一种二维三角晶格光子晶体共振耦合腔波导,应用时域有限差分法(FDTD)模拟计算TE偏振光的透射谱,获得波长在1.54538μm处群折射率ng=725.93、群速度vg=c/725.93的慢光。该光子晶体共振耦合腔波导传输光的群折射率随波长变化关系呈现"U"型结构,在"U"型底部出现低色散慢光区域。计算表明"U"型底部区域波段为中心波长1.54720μm、平均群折射率n珘g=142.6、带宽Δλ=2.16nm、平坦率σ=3.20%的低色散慢光。通过移动耦合腔波导第一排空气柱的位置研究低色散慢光的变化,结果表明,移动耦合腔波导第一排空气柱的位置,使得"U"型底部区域波段中心波长在1.54720～1.60549μm范围内变化,可产生平均群折射率n珘g由142.6变为26.7、带宽Δλ由2.16nm增大为15.21nm的低色散慢光。

关键词：光通信光子晶体耦合腔波导时域有限差分法低色散慢光

“M(2,4)FDTD+FDTD”低色散算法在低频地波传播中的应用

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“M(2,4)FDTD+FDTD”低色散算法在低频地波传播中的应用

作者：顾妍西安理工大学

学位级别：硕士

低频地波导航罗兰C系统弥补了星基导航系统抗干扰能力较差、信号弱问题,在民用和军用导航中发挥了巨大的作用用。目前,其发展面临的主要问题是导航授时精度较低。因此,研究高精度低频地波的预测成为了发展的关键。传播相位延迟的预测水... 详细信息

低频地波导航罗兰C系统弥补了星基导航系统抗干扰能力较差、信号弱问题,在民用和军用导航中发挥了巨大的作用用。目前,其发展面临的主要问题是导航授时精度较低。因此,研究高精度低频地波的预测成为了发展的关键。传播相位延迟的预测水平是提高低频地波导航/授时精度的关键,时域有限差分(Finite-Diffierence Time-Domain Method,FDTD)数值方法能够大幅提高预测精度,但是,长距离、大区域路径传播条件—下带来了“数值计算误差大、计算速度慢、内存资源占用大”等问题。针对此问题,本文提出一种M(2,4)FDTTD与传统FDTD相结合(记为“M(2,4)FDTD+FDTD”)的低色散数值计算方法以提高数值计算的理论预测精度。“M(2,4)FDTD+FDTD”低色散数值计算方法的思路是:将地波传播空间进行划分,以FDTD实现地表周围的数值计算,以M(2,4)FDTD实现空气区域内低网格剖分密度下的高精度计算。该思路可进一步降低空气计算区域中的数值色散误差,同时减少内存资源占用,提高计算速度,从而进一步改善FDTD算法在低频地波传播预测中的数值色散误差,提高预测的相位精度。本文首先从FDTD和M(2,4)FDTD算法的基础理论出发,分析了算法的数值色散特性,可知M(2,4)FDTD算法中引入修正因子,减小算法单频沿所有方向的数值色散误差,可以大幅度减少FDTD算法的数值色散误差。随后对“M(2,4)FDTD + FDTD”低色散数值计算方法进行了具体研究,阐述了其算法的实现方式,给出了仿真模型,并对此模型进行了验证及性能评估。最后在Visual Studio 2012平台下,通过C++编程实现仿真低频地波的传播,并验证了此方法的有效性和正确性。以FDTD的仿真结果作为参考,与“M(2,4)FDTD + FDTD”低色散算法结果进行对比分析,包括均匀光滑平地面、分段不均匀光滑平地面和不均匀不光滑平地面的影响。通过“M(2,4)FDTD + FDTD”低色散数值计算方法对低频地波传播场强及相位预测的仿真结果可以看出,此算法可以实现低频地波传播相位延迟的高精度快速理论预测。

关键词：低色散低频地波传播数值计算 “M(2,4)FDTD+FDTD”低色散算法

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十颗Me星的低色散光谱

天体物理学报 1990年第4期10卷 333-338页

作者：冯兴春黄永伟刘继英北京天文台

本文给出十颗Me星的低色散光谱资料,其中有六颗星以前没有人给出发射线资料,四颗前人没有给出光谱资料;还有一颗是新发现的Me星。这里我们均给出发射线资料及光谱型。另外还给出了每颗星的光谱描迹图及其中三颗星的证认图。

关键词：恒星变星光谱低色散

宽带低色散慢光光子晶体波导孤子压缩器优化设计研究

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宽带低色散慢光光子晶体波导孤子压缩器优化设计研究

作者：付美城国防科学技术大学

学位级别：硕士

近年来,硅基光子晶体波导由于具有CMOS兼容性、独特的光场局域能力以及非线性慢光增强效应等特点而受到广泛关注,研究表明其在片上光通信、光互连、光计算等方面具有广阔的应用前景。超短激光脉冲由于其极小的脉冲时间宽度,在高速光通... 详细信息

近年来,硅基光子晶体波导由于具有CMOS兼容性、独特的光场局域能力以及非线性慢光增强效应等特点而受到广泛关注,研究表明其在片上光通信、光互连、光计算等方面具有广阔的应用前景。超短激光脉冲由于其极小的脉冲时间宽度,在高速光通信、光互连等方面具有显著优势。因此,结合超短激光脉冲和硅基光子晶体波导的优势在片上集成硅光子器件的开发方面具有重要的价值。但是,由于超短激光脉冲的宽带特性,而普通的硅基光子晶体波导的色散极高,为了避免超短激光脉冲被色散急剧展宽而造成破坏,需要对光子晶体波导进行色散工程。面向硅基光子晶体波导超短激光脉冲压缩,本文设计了一种新型的宽带低色散慢光皮秒孤子压缩器和一种极大带宽低色散慢光飞秒孤子压缩器。并对其中的超短脉冲传输特性进行了分析,进而形成优化设计方案。主要内容包括:1、针对现阶段皮秒孤子压缩器工作带宽有限这一不足,在普通W1型硅基光子晶体波导基础上,提出了一种对光子晶体波导色散进行精细调节的方法,并设计了一种新型的群折射率约为35,带宽约为10nm,全反常群速度色散的皮秒孤子压缩器。面向皮秒激光脉冲压缩器需求,所设计的皮秒孤子压缩器在工作带宽内具有较为稳定的压缩因子。特别地,对于中心波长为1550nm的皮秒激光脉冲,压缩因子达到6。2、针对飞秒激光脉冲峰值功率高,带宽大的特点,本文分析了高阶色散及高阶非线性效应对飞秒激光脉冲传输特性的影响。提出了一种极大带宽低色散慢光飞秒孤子压缩器的设计方法,通过对光子晶体波导的第二行空气孔半径和位置进行优化,得到了一种带宽达35nm以上,群折射率达10的极大带宽飞秒孤子压缩器。分析表明该压缩器能在波导长度小于100μm的情况下实现飞秒激光脉冲压缩。特别地,对于入射脉宽为200fs的飞秒激光脉冲,波导长度为20μm的飞秒孤子压缩器能够提供的压缩因子达到2。针对超短激光脉冲压缩器的应用需求和超短激光脉冲的主要特点,压缩器设计首先要满足其低色散带宽的需求。本文通过对光子晶体波导色散特性的研究,针对性的提出了全反常群速度色散的光子晶体波导皮秒孤子压缩器和具有极低色散的飞秒脉冲孤子压缩器设计方法。相关研究成果对硅基光子晶体波导中超短脉冲的传输特性研究和调控,特别是压缩器的设计实现具有一定的参考价值。

关键词：硅光子晶体波导低色散超短脉冲非线性光学孤子压缩色散工程

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硅基一维波导光栅的宽带低色散慢光研究

硅基一维波导光栅的宽带低色散慢光研究

作者：鲍昌晶华中科技大学

学位级别：硕士

随着传统微电子技术的发展，半导体材料线度的不断减小会引起例如热耗散、串扰等一系列问题，因此用光子替代电子用于信息的传输已成为目前认为最有效的解决办法，也是当前的主流发展趋势，硅基光子学正是研究光子作为信息载体的学科，... 详细信息

随着传统微电子技术的发展，半导体材料线度的不断减小会引起例如热耗散、串扰等一系列问题，因此用光子替代电子用于信息的传输已成为目前认为最有效的解决办法，也是当前的主流发展趋势，硅基光子学正是研究光子作为信息载体的学科，其利用传统的CMOS (Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor)工艺将微纳器件集成，极大的提高了信息传输的速率。而硅基光子晶体慢光器件作为硅基集成中的关键器件，可用于光延迟、光缓存和光交换和增强光学非线性，并具有宽带的优势，可适合未来高速率光通信发展。但是传统的二维光子晶体慢光波导具有结构复杂，工艺难度大的缺点，主要是实际工艺制作中孔壁的粗糙和错位导致极大的散射损耗。为此，我们可以利用最简单的一维光子晶体，即一维波导光栅来实现宽带低色散的慢光，与传统的二维光子晶体相比，一维波导光栅具有结构简单、设计灵活、器件尺寸更小等优势，并避免了多排孔引入导致大的侧壁散射损耗问题。本论文在华中科技大学研究生创新基金项目“硅基孔状光栅的宽带低色散慢光研究”和国家自然科学基金青年科学基金项目“光子晶体波导的慢波特性及其在集成化宽带色散补偿中的应用”的资助下主要做了如下工作： (1)介绍了硅基光子学近年来的发展状况和发展趋势，特别是硅基慢光器件，包括硅基微环和硅基光子晶体的研究进展和应用，并对光子晶体的基本理论、慢光产生的原理和计算方法进行了逐一介绍。 (2)设计了一种简单的一维光栅低色散慢光波导。通过在一维波导光栅中引入两个纳米狭缝(Slot)，将原来集中在波导中央区域的光场耦合到两侧光栅齿内，增强光栅的布拉格的反射强度，进而减慢光速。最终实现了带宽为13.2nm，群折射率达到13，最大色散值仅为3.38ps/mm的慢光。利用时域有限差分法(FDTD)验证了光脉冲传输的极小色散。 (3)利用最简单的一维无孔波导光栅结构，实现了平带慢光，即具有宽带特性的慢光，其带宽达到了10.3nm，群折射率达到18.3。另外，设计了一种阶跃型喇叭口(Step Taper)过渡结构，极大的提高了快光波导与慢光波导的耦合效率，将原来直波导直接耦合时低于20%的耦合效率提高到了70%，实现了宽带慢光的高效耦合。通过时域有限差分法(FDTD)数值模拟，验证了带宽10.3nm的光脉冲在长度为48.7μm的波导光栅中延迟2.85ps的慢光。

关键词：硅基光子学光子晶体一维波导光栅宽带低色散慢光

基于低色散相位梯度超表面的可调平面三棱镜研究

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基于低色散相位梯度超表面的可调平面三棱镜研究