一种高双折射高非线性多零色散波长光子晶体光纤-物理学报.PDF

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 63, No. 13 (2014) 134210 一种高双折射高非线性多零色散波长光子 晶体光纤 王二垒 姜海明 谢康 张秀霞 1)(合肥工业大学, 仪器科学与光电工程学院, 合肥 230009) 2)(北方民族大学, 电气信息工程学院, 银川 750021) ( 2013 年12 月27 日收到; 2014 年2 月25 日收到修改稿) 设计了一种高双折射高非线性多零色散波长的全内反射光子晶体光纤, 采用有限元法研究了这种光纤的 有效模面积、非线性、色散和双折射特性. 计算结果表明, 通过设置合适的结构参数, 该光纤可在波长1.55 m 处获得2.54 10 的双折射, 也可在 , 偏振方向分别获得50.22 Wkm 和54.61 Wkm 的高非 线性系数. 另外, 该光纤在近红外波段出现了两个零色散波长, 其中的一个零色散波长出现在1.55 m 附近. 本设计为获得高双折射高非线性多零色散波长的光子晶体光纤提供了一种新的结构, 其在偏振控制、非线性 光学、色散管理和超连续谱传输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, 零色散 PACS: 42.81.Qb, 42.81.Gs, 81.05.Ni DOI: 10.7498/aps.63.134210 长处实现了1.17 10 的高双折射, 并且降低了 10 1 引 言 PCF 的限制损耗. So Eun Kim 等 设计出了全 椭圆结构的PCF, 在1.55 m 波长处, 其双折射达 光子晶体光纤(photonic crystal fiber, PCF), 到1.94 10 , 同时具有负色散平坦特性. Mohit 又称微结构光纤或多孔光纤, 与普通光纤相比, 具 Sharma 等11 设计了一种类矩形纤芯PCF, 其双折 有无限单模传输、高双折射、高非线性和色散管理 射约为2.22 10 , 但该光纤在可见光波长范围 等特性12 , 被广泛应用于光纤传感、光通信及非 只有一个零色散波长, 而且其色散平坦特性有待 线性光学等领域. 提高. 高双折射PCF 在高性能光纤激光器及激光传 本文以全内反射型光子晶体光纤为研究对象, 感等方面具有重要的应用价值, 因此其成为PCF 在空气包层中引入椭圆和半椭圆结构, 设计了一种 领域的研究热点之一. PCF 的主导结构是平行四 高双折射高非线性的PCF, 并采用有限元法研究了 边形晶格构成的六重对称结构, 该结构下的光子 这种光纤X , Y 偏振方向的双折射、有效模面积、非 晶体光纤基模是简并的, 因此破坏PCF 的对称结 线性和色散特性. 通过设置合理的结构参数, 该光 构是提高其双折射的主导方法, 如在包层中引入 纤在波长1.55 m 处获得了2.54 10 的高双折 半径不同的孔, 改变纤芯或包层空气孔形状37 射, 也可在X , Y 偏振方向分别获得很高的非线性 8 等. Liang 等 在纤芯处引入一排椭圆空气孔, 该 系数. 另外