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光子晶体光纤色散特性的多极法研究

激光与红外 2008年第2期38卷 161-164页

作者：杜海龙郑义李坤傅修远闫昕郑州大学河南省激光与光电信息技术重点实验室河南郑州450052 北京交通大学理学院北京100044

应用多极法对折射率导模型光子晶体光纤的色散特性进行了数值模拟。与实验数据对比,验证了该计算方法的准确性。研究了结构参量孔径d、孔距Λ和包层空气孔层数Nr对光子晶体光纤色散特性的影响;分析表明,通过改变包层空气孔直径d或空气... 详细信息

应用多极法对折射率导模型光子晶体光纤的色散特性进行了数值模拟。与实验数据对比,验证了该计算方法的准确性。研究了结构参量孔径d、孔距Λ和包层空气孔层数Nr对光子晶体光纤色散特性的影响;分析表明,通过改变包层空气孔直径d或空气孔间距Λ,可使光子晶体光纤零色散波长移动;当包层空气孔层数Nr较小时,Nr不同的各光纤色散特性差别极大;当Nr足够大时,将不再影响光子晶体光纤的色散特性。本文的计算和分析可以为设计适当色散特性的光子晶体光纤提供理论依据。

关键词：光子晶体光纤色散模式折射率多极法

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涂覆石墨烯的嵌套型波导的模式特性分析

涂覆石墨烯的嵌套型波导的模式特性分析

作者：李慧慧山西大学

学位级别：硕士

石墨烯是一种由碳原子构成的单层薄膜材料,其结构和性能都与传统材料截然不同,如可以在太赫兹频率下激发表面等离激元,具有可调的电磁特性以及良好的延展性等。与基于金属的表面等离激元相比,基于石墨烯的表面等离激元具有更高的电磁约... 详细信息

石墨烯是一种由碳原子构成的单层薄膜材料,其结构和性能都与传统材料截然不同,如可以在太赫兹频率下激发表面等离激元,具有可调的电磁特性以及良好的延展性等。与基于金属的表面等离激元相比,基于石墨烯的表面等离激元具有更高的电磁约束和更低的欧姆损耗,因此众多学者的研究重点也逐渐倾向于石墨烯表面等离子激元及其相关器件,这也加速了涂覆石墨烯的纳米线波导的研究和开发进度。本文设计了两种基于涂覆石墨烯的圆柱形和椭圆柱形电介质纳米线的相互嵌套的偏心空心波导,利用多极法和有限元法对结构的模式特性进行了研究,具体工作如下:(1)设计了一种涂覆石墨烯的嵌套偏心空心圆柱的椭圆形电介质纳米线波导。采用多极方法,分析了波导所支持的前3个最低阶模式的传输特性。通过改变工作波长、石墨烯费米能、椭圆柱电介质纳米线的介电常数及波导结构参数,确定最优波导。研究发现:通过增大工作波长和费米能或者减小椭圆形电介质纳米线的介电常数,3个最低阶模式的传输特性得到了明显改善。通过改变波导的结构参数,可以在一定程度上调节模式的传输性能。将此结构与涂覆石墨烯的嵌套偏心空心圆柱的圆形电介质纳米线波导相比,发现此结构具有更优的传输性能。这些结果都得到了有限元方法的验证。(2)设计了一种涂覆石墨烯的嵌套偏心空心椭圆柱的圆柱形电介质纳米线波导。采用多极方法,分析了波导所支持的前3个最低阶模式的传输特性。研究发现:当内部椭圆柱的对称中心位于圆柱形电介质纳米线的纵轴上时,波导的传输性能最佳。当改变工作波长、费米能及圆柱形电介质纳米线的介电常数时,波导的传输性能变化较大。而当改变椭圆柱的半长轴、半短轴、圆柱半径及两棒之间的最小间距时,波导的传输性能变化较小。将此结构与涂覆石墨烯的嵌套偏心空心圆柱的圆形电介质纳米线波导和涂覆石墨烯的嵌套偏心空心圆柱的椭圆形电介质纳米线波导相比,发现此结构具有更优的传输性能。这些结果都得到了有限元方法的验证。本文所设计的波导有望在石墨烯光子器件、高密度集成芯片和微纳传感器领域中得到应用。

关键词：嵌套型波导表面等离激元石墨烯多极法有限元法

双零色散光子晶体光纤结构参数的变化对其性能的影响

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物理学报 2010年第2期59卷 1095-1100页

作者：姜凌红侯蓝田燕山大学红外光纤与传感研究所亚稳材料制备技术与科学重点实验室秦皇岛066004

应用多极法,研究了正六边形结构光子晶体光纤的结构参数改变时,波长范围在0.8—1.8μm之间的双零色散光子晶体光纤的色散特性和非线系数随波长的变化规律.对具有相同结构参数的正六边形结构和正八边形结构进行比较,得到正六边形结构的... 详细信息

应用多极法,研究了正六边形结构光子晶体光纤的结构参数改变时,波长范围在0.8—1.8μm之间的双零色散光子晶体光纤的色散特性和非线系数随波长的变化规律.对具有相同结构参数的正六边形结构和正八边形结构进行比较,得到正六边形结构的双零色散光子晶体光纤的色散更加平坦,非线性系数有明显增大的结果.因此,正六边形结构更容易获得色散平坦的高非线性双零色散光子晶体光纤.最终设计了在800nm附近具有平坦色散和高非线性的正六边形双零色散光子晶体光纤.

关键词：光子晶体光纤双零色散非线性系数多极法

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八边形光子晶体光纤色散补偿特性分析

物理学报 2011年第5期60卷 409-414页

作者：张立超侯蓝田周桂耀燕山大学红外光纤与传感技术研究所秦皇岛066004

利用多极法对八边形光子晶体光纤的色散补偿特性进行数值模拟,分析了结构参数变化对色散补偿特性的影响;计算了具有相同参数的六边形结构光子晶体光纤的色散系数和非线性系数;研究表明八边形光子晶体光纤比六边形结构的光子晶体光纤的... 详细信息

利用多极法对八边形光子晶体光纤的色散补偿特性进行数值模拟,分析了结构参数变化对色散补偿特性的影响;计算了具有相同参数的六边形结构光子晶体光纤的色散系数和非线性系数;研究表明八边形光子晶体光纤比六边形结构的光子晶体光纤的大负色散特性明显提高,非色散系数低,更有利于进行色散补偿.因此,本文设计了一种新型的八边形色散补偿光纤,在λ=1.55μm时色散值为-1434.***.nm-1.km-1,色散斜率为-4.***.nm-2.km-1,其补偿能力远大于常规光纤,能够很好的实现宽带色散补偿.

关键词：光子晶体光纤多极法色散斜率色散补偿

一种新型混合双包层光子晶体光纤的色散特性研究

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物理学报 2010年第4期59卷 2571-2576页

作者：崔艳玲侯蓝田燕山大学红外光纤与传感研究所秦皇岛066004 燕山大学亚稳材料制备技术与科学重点实验室秦皇岛066004

以多极法理论为基础,设计了一种混合双包层结构的光子晶体光纤.通过改变其五层空气孔的四个结构参数(内层空气孔直径、外层空气孔直径、六边形孔间距和八边形孔间距),理论上实现了色散绝对值在1.44—2.0μm的波段内变化仅为1.25ps·km-1... 详细信息

以多极法理论为基础,设计了一种混合双包层结构的光子晶体光纤.通过改变其五层空气孔的四个结构参数(内层空气孔直径、外层空气孔直径、六边形孔间距和八边形孔间距),理论上实现了色散绝对值在1.44—2.0μm的波段内变化仅为1.25ps·km-1·nm-1的平坦色散特性.在此情况下对其损耗进行了数值模拟,使所设计的光纤在1.44—2.0μm的宽波段范围内具有小于0.005dB/km的低限制损耗特性.

关键词：光子晶体光纤多极法平坦色散限制损耗

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大模面积色散平坦光子晶体光纤的优化设计

半导体光电 2006年第6期27卷 725-728,732页

作者：刘兆伦刘晓东李曙光周桂耀侯蓝田燕山大学红外光纤与传感研究所河北秦皇岛066004 大连民族学院光电子技术研究所辽宁大连116600

设计了一种正八边形空气孔排列的大模面积色散平坦光子晶体光纤，借助多极法对这种结构的光子晶体光纤的模场面积、有效折射率、色散系数和限制损耗进行了数值模拟。结果表明，正八边形空气孔排列的光子晶体光纤的模场面积较相同空气孔... 详细信息

设计了一种正八边形空气孔排列的大模面积色散平坦光子晶体光纤，借助多极法对这种结构的光子晶体光纤的模场面积、有效折射率、色散系数和限制损耗进行了数值模拟。结果表明，正八边形空气孔排列的光子晶体光纤的模场面积较相同空气孔间距和空气填充率的正六边形空气孔光子晶体光纤大，且其色散曲线可以在很宽的波长范围内保持色散平坦并具有较低的色散值。主要分析了当这种光纤的结构参数发生改变时，光纤的限制损耗、有效模面积以及色散特性的变化规律，最终通过选择适当的参数，设计了在1300-1650nm波长范围内色散平坦的大模面积光子晶体光纤。

关键词：光纤光学光子晶体光纤色散平坦大模面积多极法

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双层芯色散补偿光子晶体光纤

北京邮电大学学报 2010年第5期33卷 33-36页

作者：苑金辉桑新柱余重秀忻向军光通信与光电子学教育部重点实验室(北京邮电大学) 北京100876

为了抑制通信系统中脉冲的展宽,根据色散补偿理论,提出了一种由单一石英材料制成的双层芯光子晶体光纤(DCCPCF).该光纤的色散值在1.55μm处可达到-6000ps/(nm·km).理论分析表明,在传输过程中内芯基模和外芯缺陷模以相位匹配波长为临界... 详细信息

为了抑制通信系统中脉冲的展宽,根据色散补偿理论,提出了一种由单一石英材料制成的双层芯光子晶体光纤(DCCPCF).该光纤的色散值在1.55μm处可达到-6000ps/(nm·km).理论分析表明,在传输过程中内芯基模和外芯缺陷模以相位匹配波长为临界状态,在内芯与外芯之间相互交替传输,并在匹配波长处因模式发生强烈耦合而引起折射率产生大幅度波动.通过对结构参数d1、d2变化的情况下色散曲线的扰动情况进行分析,可为实际制备工作提供一定的理论指导.

关键词：双层芯光子晶体光纤多极法内芯基模外芯缺陷模相位匹配波长

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全反射导光型光子晶体光纤的基模损耗研究

半导体光电 2008年第4期29卷 568-570页

作者：杜海龙郑义樊心民李坤傅修远郑州大学河南省激光与光电信息技术重点实验室河南郑州450052

应用多极法对全反射导光型光子晶体光纤的基模损耗进行了数值模拟,研究了结构参量如空气孔直径、孔距和包层空气孔层数等在1.31和1.55μm处对基模损耗特性的影响。研究发现,随着波长的增大,光纤基模损耗近似呈指数增大;通过选择高空气... 详细信息

应用多极法对全反射导光型光子晶体光纤的基模损耗进行了数值模拟,研究了结构参量如空气孔直径、孔距和包层空气孔层数等在1.31和1.55μm处对基模损耗特性的影响。研究发现,随着波长的增大,光纤基模损耗近似呈指数增大;通过选择高空气填充率的结构和增加包层空气孔的层数,都可以显著降低光纤基模损耗。其中,包层空气孔层数对基模损耗的影响最大,空气孔直径次之,孔间距最小。

关键词：全反射导光型光子晶体光纤基模损耗多极法

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大负色散低限制损耗光子晶体光纤的特性研究

半导体光电 2008年第5期29卷 741-744,748页

作者：刘兆伦赵国生王伟侯蓝田赵兴涛燕山大学红外光纤与传感研究所河北秦皇岛066004 河北省卢龙职业技术教育中心河北卢龙066400 燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004

设计了一种双层芯双包层结构的大负色散低限制损耗光子晶体光纤,运用多极法对其色散特性和限制损耗进行了数值模拟。主要分析了这种光子晶体光纤的结构参数发生改变时,光纤的色散特性的变化情况,找到了其色散随结构参数变化的规律。最... 详细信息

设计了一种双层芯双包层结构的大负色散低限制损耗光子晶体光纤,运用多极法对其色散特性和限制损耗进行了数值模拟。主要分析了这种光子晶体光纤的结构参数发生改变时,光纤的色散特性的变化情况,找到了其色散随结构参数变化的规律。最终通过选择适当的结构参数,设计了在1550 nm波长附近处色散值为-12000 ps/(km.nm)的大负色散低限制损耗光子晶体光纤。

关键词：光纤光学光子晶体光纤色散限制损耗多极法