改进的全矢量有效折射率方法分析光子晶体光纤的色散特性

赵兴涛; 侯蓝田; 刘兆伦; 王 伟; 魏红彦; 马景瑞

doi:10.7498/aps.56.2275

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改进的全矢量有效折射率方法分析光子晶体光纤的色散特性

赵兴涛 , 侯蓝田 , 刘兆伦 , 王伟 , 魏红彦 , 马景瑞

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唯象论的经典领域

改进的全矢量有效折射率方法分析光子晶体光纤的色散特性

赵兴涛, 侯蓝田, 刘兆伦, 王伟, 魏红彦, 马景瑞

物理学报, 2007, 56(4): 2275-2280.

doi: 10.7498/aps.56.2275

Dispersion analysis of photonic crystal fiber using improved full-vectorial effective index method

Zhao Xing-Tao, Hou Lan-Tian, Liu Zhao-Lun, Wang Wei, Wei Hong-Yan, Ma Jing-Rui

Acta Phys. Sin., 2007, 56(4): 2275-2280.

doi: 10.7498/aps.56.2275

摘要
得到了全矢量有效折射率方法中归一化等效纤芯半径(p/Λ)随归一化空气孔直径(d/Λ)和归一化频率(Λ/λ)的变化关系，修正了p/Λ为固定值的不合理取法，得到了改进的全矢量有效折射率方法(IFVEIM).用IFVEIM计算的基模有效折射率和总色散等模式特性与多极法的结果和试验值相比较都具有很好的一致性，将基模有效折射率的误差减小了2—3个数量级.用IFVEIM详细地分析了光子晶体光纤的色散特性，得到了色散值、波长、孔间距、d/Λ之间的相互变化关系.

关键词:
光子晶体光纤 /

有效折射率方法 /

等效纤芯半径 /

色散
Abstract
The relation of normalized core radius (p/Λ) with hole-to-pitch ratio (d/Λ) and normalized frequency (Λ/λ) is obtained using full-vectorial effective index method. The illogical fixed valve of p/Λ is modified, and an improved full-vectorial effective index method is proposed. The modal properties computed using this method, such as the effective index and total dispersion, closely agree with those of the multi-pole method as well the experimental values, and the error of effective index was reduced by two to three orders. The dispersion of photonic crystal fiber is analyzed in detail, and the relations of dispersion with wavelength, hole pitch and d/Λ is obtained.

Keywords:
photonic crystal fiber /

effective index method /

equivalent core radius /

dispersion
作者及机构信息
赵兴涛,

侯蓝田,

刘兆伦,

王伟,

魏红彦,

马景瑞

1.
燕山大学信息科学与工程学院，红外光纤与传感研究所，秦皇岛 066004

基金项目: 国家重点基础研究发展规划(批准号:2003CB314905)和国家高技术研究发展计划(批准号:2003AA311010)资助的课题.
Authors and contacts
Zhao Xing-Tao,

Hou Lan-Tian,

Liu Zhao-Lun,

Wang Wei,

Wei Hong-Yan,

Ma Jing-Rui

1.
燕山大学信息科学与工程学院，红外光纤与传感研究所，秦皇岛 066004
参考文献

施引文献

[1]	魏薇, 张志明, 唐莉勤, 丁镭, 范万德, 李乙钢. 六重准晶涡旋光光子晶体光纤特性. 物理学报, 2019, 68(11): 114209. doi: 10.7498/aps.68.20190381
[2]	熊梦杰, 李进延, 罗兴, 沈翔, 彭景刚, 李海清. 新型高双折射微结构纤芯光子晶体光纤的可调谐超连续谱的特性研究. 物理学报, 2017, 66(9): 094204. doi: 10.7498/aps.66.094204
[3]	张羚翔, 魏薇, 张志明, 廖文英, 杨振国, 范万德, 李乙钢. 环形光子晶体光纤中涡旋光的传输特性研究. 物理学报, 2017, 66(1): 014205. doi: 10.7498/aps.66.014205
[4]	王鑫, 娄淑琴, 廉正刚. 空芯光子带隙光纤色散特性的实验研究. 物理学报, 2016, 65(19): 194212. doi: 10.7498/aps.65.194212
[5]	李政颖, 孙文丰, 李子墨, 王洪海. 基于色散补偿光纤的高速光纤光栅解调方法. 物理学报, 2015, 64(23): 234207. doi: 10.7498/aps.64.234207
[6]	王二垒, 姜海明, 谢康, 张秀霞. 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, 2014, 63(13): 134210. doi: 10.7498/aps.63.134210
[7]	陈翔, 张心贲, 祝贤, 程兰, 彭景刚, 戴能利, 李海清, 李进延. 色散补偿光子晶体光纤结构参数对其色散的影响. 物理学报, 2013, 62(4): 044222. doi: 10.7498/aps.62.044222
[8]	王伟, 杨博, 宋鸿儒, 范岳. 八边形高双折射双零色散点光子晶体光纤特性分析. 物理学报, 2012, 61(14): 144601. doi: 10.7498/aps.61.144601
[9]	王伟, 杨博. 菱形纤芯光子晶体光纤色散与双折射特性分析. 物理学报, 2012, 61(6): 064601. doi: 10.7498/aps.61.064601
[10]	王晓琰, 李曙光, 刘硕, 张磊, 尹国冰, 冯荣普. 中红外高双折射高非线性宽带正常色散As2 S3光子晶体光纤. 物理学报, 2011, 60(6): 064213. doi: 10.7498/aps.60.064213
[11]	杨旺喜, 周桂耀, 夏长明, 王伟, 胡慧军, 侯蓝田. C波段具有平坦近零色散光子晶体光纤的一种改进设计方法. 物理学报, 2011, 60(10): 104222. doi: 10.7498/aps.60.104222
[12]	闫海峰, 俞重远, 田宏达, 刘玉敏, 韩利红. 八角光子晶体光纤传输特性与非线性特性研究. 物理学报, 2010, 59(5): 3273-3277. doi: 10.7498/aps.59.3273
[13]	付博, 李曙光, 姚艳艳, 张磊, 张美艳, 刘司英. 双芯高双折射光子晶体光纤耦合特性研究. 物理学报, 2009, 58(11): 7708-7715. doi: 10.7498/aps.58.7708
[14]	杨倩倩, 侯蓝田. 八边形结构的双折射光子晶体光纤. 物理学报, 2009, 58(12): 8345-8351. doi: 10.7498/aps.58.8345
[15]	魏东宾, 周桂耀, 赵兴涛, 苑金辉, 孟佳, 王海云, 侯蓝田. 一种新型的多包层光子晶体光纤的分析方法. 物理学报, 2008, 57(5): 3011-3015. doi: 10.7498/aps.57.3011
[16]	娄淑琴, 任国斌, 延凤平, 简水生. 类矩形芯光子晶体光纤的色散与偏振特性. 物理学报, 2005, 54(3): 1229-1234. doi: 10.7498/aps.54.1229
[17]	张德生, 董孝义, 张伟刚, 王　志. 用阶跃有效折射率模型研究光子晶体光纤色散特性. 物理学报, 2005, 54(3): 1235-1240. doi: 10.7498/aps.54.1235
[18]	李曙光, 刘晓东, 侯蓝田. 一种晶体光纤基模色散特性的矢量法分析. 物理学报, 2004, 53(6): 1873-1879. doi: 10.7498/aps.53.1873
[19]	李曙光, 刘晓东, 侯蓝田. 光子晶体光纤色散补偿特性的数值研究. 物理学报, 2004, 53(6): 1880-1886. doi: 10.7498/aps.53.1880
[20]	任国斌, 王智, 娄淑琴, 简水生. 高折射率芯Bragg光纤的色散特性研究. 物理学报, 2004, 53(6): 1862-1867. doi: 10.7498/aps.53.1862

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物理学报. 2007, 56(4): 2275-2280.

doi: 10.7498/aps.56.2275.

改进的全矢量有效折射率方法分析光子晶体光纤的色散特性

1. 燕山大学信息科学与工程学院，红外光纤与传感研究所，秦皇岛 066004

基金项目: 国家重点基础研究发展规划(批准号:2003CB314905)和国家高技术研究发展计划(批准号:2003AA311010)资助的课题.

收稿日期: 2006-06-27
修回日期: 2006-09-03
刊出日期: 2007-02-05

摘要: 得到了全矢量有效折射率方法中归一化等效纤芯半径(p/Λ)随归一化空气孔直径(d/Λ)和归一化频率(Λ/λ)的变化关系，修正了p/Λ为固定值的不合理取法，得到了改进的全矢量有效折射率方法(IFVEIM).用IFVEIM计算的基模有效折射率和总色散等模式特性与多极法的结果和试验值相比较都具有很好的一致性，将基模有效折射率的误差减小了2—3个数量级.用IFVEIM详细地分析了光子晶体光纤的色散特性，得到了色散值、波长、孔间距、d/Λ之间的相互变化关系.

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