改进型蜂巢晶格结构光子晶体光纤的色散与非线性特性-发光学报.PDF

第３２卷　第２期 发　光　学　报 Ｖｏｌ３２ Ｎｏ２ ２０１１年２月 ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＣＥ Ｆｅｂ．，２０１１ 文章编号：１０００７０３２（２０１１）０２０１７９０５ 改进型蜂巢晶格结构光子晶体光纤的色散与非线性特性 １ ２ １ １ 侯尚林 ，韩佳巍 ，强昭臖 ，孔　谦 （１．兰州理工大学 理学院，甘肃 兰州　７３００５０； ２．北京邮电大学 信息光子学与光通信教育部重点实验室，北京　１００８７６） 摘要：结合蜂巢晶格与不同空气孔直径晶格二者的优势，提出一种改进型蜂巢晶格结构光子晶体光纤，采用 矢量光束传输法对该光纤的色散与非线性特性进行了数值模拟，分析了色散、非线性系数与其晶格参量之间 的关系。数值结果表明，该光纤在１．２～１．６ ｍ波段内可以实现大负色散、色散平坦、正色散等多种色散特 μ 性；此外，晶格结构中空气孔直径的减小使得基模有效面积增大，从而降低了非线性系数。因此，通过调节该 光纤的结构参量可以灵活地调整其色散与非线性特性，为设计光子晶体光纤提供理论参考。 关　键　词：光纤光学；光子晶体光纤；色散；非线性 中图分类号：Ｏ４３１．１　　　ＰＡＣＳ：４２．７０．Ｑｓ　　　ＰＡＣＣ：４２７０Ｑ　　　文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３７８８／ｆｇｘ０１７９ 为中心的宽带范围内实现了高非线性和低色散效 １　引　　言 ［１２］ 应；Ｌｏｕ等 所设计的ＰＣＦ结构具有３种不同空 在现代长距离高速率光通信系统中，色散和 气孔直径，可在１４６０～１６２５ｎｍ的波段范围内实 非线性已经取代损耗而成为主要的限制因素。光 －１ －１ 现 ±０．２５ｐｓ·ｎｍ ·ｋｍ 的色散平坦效果； 子晶体光纤（ＰｈｏｔｏｎｉｃＣｒｙｓｔａｌＦｉｂｅｒｓ，ＰＣＦｓ）由沿 ［１３］ Ｗａｎｇ等 通过优化调节具有３种不同空气孔直 轴向规则排列着空气孔的石英阵列包层和一个破 径的ＰＣＦ结构，实现了在以１５５０ｎｍ为中心的 坏了包层结构周期性的缺陷纤芯组成，其结构设 １００ｎｍ宽带波长范围内对相当于该光纤自身长 计的高度灵活性为降低上述不利因素的影响提供 度１０１倍的普通单模传输光纤进行色散补偿。上 ［１］ 了崭新途径 。通过调整 ＰＣＦ的结构参数就可 述这些设计方案表明，通过选择适当的空气孔结 ［２３］ 使其具备不同的色散和非线性特性 ，利用ＰＣＦ 构分布，具有不同空气孔直径包层结构的ＰＣＦ有 ［４６］ 实现诸如低非线性色散补偿 、高非线性色散 着非常优异的色散和非线性特性。 ［７８］ 平坦 等各种设计方案已成为研究热点。 本文结合蜂巢晶格结构和不同空气孔直径结 ［９］ Ｚｓｉｇｒｉ等 在采用ＰＣＦ实现宽带色散补偿的 构二者的优势，提出一种未采用纤芯掺杂的改进 设计中引入了纤芯掺杂型蜂巢晶格结构，尽管该 型蜂巢晶格结构 ＰＣＦ结构。通过矢量光束传输