搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

具有四模式的低串扰及大群时延多芯微结构光纤的设计

徐闵喃 周桂耀 陈成 侯峙云 夏长明 周概 刘宏展 刘建涛 张卫

引用本文:
Citation:

具有四模式的低串扰及大群时延多芯微结构光纤的设计

徐闵喃, 周桂耀, 陈成, 侯峙云, 夏长明, 周概, 刘宏展, 刘建涛, 张卫

Analysis of a novel four-mode micro-structured fiber with low-level crosstalk and high mode differential group delay

Xu Min-Nan, Zhou Gui-Yao, Chen Cheng, Hou Zhi-Yun, Xia Chang-Ming, Zhou Gai, Liu Hong-Zhan, Liu Jian-Tao, Zhang Wei
PDF
导出引用
  • 针对光纤空分复用及模分复用传输系统中大容量和耦合串扰问题, 本文提出了一种具有四模式特性低串扰及大群时延的大容量多芯微结构光纤, 通过有限元法计算该光纤电磁场分布进而对其他参数进行分析. 结果表明: 合理的选定光纤结构参数, 可使得该光纤在C+L波段内同时实现19芯的LP01, LP11, LP21, LP02四个偏振模式的传输. 同时, 利用空气孔对电磁场较好的隔离作用来优化芯间串扰并得到较大的模式差分群时延及较为平坦的色散. 此外, 这种结构的光纤制作简单, 在短距离大容量的信息传递系统中具有重要应用.
    In this paper, a novel four-mode micro-structured fiber with low-level crosstalk and high mode differential group delay is proposed to solve the large transmission capacity and low crosstalk problems in the mode division multiplexing system. Electromagnetic field distribution, crosstalk, mode differential group delay and dispersion of the fiber are studied by using the full-vector finite element method. To determine the particular parameters of the micro-structured fiber, the performances of the inter-core crosstalk and mode differential group delay (MDGD) are considered comprehensively under different conditions. Simulation results show that this fiber can support four-mode transmission with 19 cores over the whole C+L wavelength band when the cladding diameter is 125 μm. The inter-core crosstalks of LP01 mode, LP11 mode, LP21 mode and LP02 mode are -131.01, -96.36, -63.32, -49.96 dB respectively and the mode differential group delays are high as all of them are more than 160 ps/m. Therefore, compared with the previous work, this fiber has the lower inter-core crosstalk and larger MDGD. Owing to the large index difference between core and cladding, the n_eff differences between the linearly polarized modes are all larger than 10-3across the whole operating wavelength band, which is beneficial to low inter-mode corsstalk. Furthermore, the fabrication of this fiber is simple due to its preforming only need stacking technique to adjust the hexagonal structure geometry size without complex modified chemical vapor deposition process involved. The designed fiber can be used in short-distance and large-capacity transmission system, and it has potential applications in making the corresponding high power devices.
      通信作者: 周桂耀, zguiyao@163.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61377100, 61575066)、国家自然科学基金重大仪器专项项目(批准号: 61527822)、 高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20134407120014)和广东省自然基金项目(批准号: S2013040015665)资助的课题.
      Corresponding author: Zhou Gui-Yao, zguiyao@163.com
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61377100, 61575066), the Major Instrument Project of National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61527822), the Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education, China (Grant No. 20134407120014), and the Guangdong Natural Science Foundation, China (Grant No. S2013040015665).
    [1]

    Sójka L, Pajewski L, liwa M, Mergo P, Benson T M, Sujecki S, Bere P E 2015 Opt. Commun. 344 71

    [2]

    Lars G N, Yi S, Jeffrey W N, Dan J, Kim G J, Robert L, Bera P 2012 J. Lightwave Technol. 30 3693

    [3]

    Sillard P, Bigot A M, Boivin D, Maerten H, Provost L 2011 European Conference and Exposition on Optical CommunicationsJuly, 2011 p1

    [4]

    Agruzov P M, DukelK V, Ilichev I V, Kozlov A S, Shamrai A V, Shevandin V S 2010 Quant. Electron. 40 254

    [5]

    Qin W, Li S G, Xue J R, Xin X J, Zhang Lei 2013 Chin. Phys. B 22 074213

    [6]

    Zheng S W 2014 Ph. D. Dissertation (Beijing: Beijing Jiaotong University) (in Chinese) [郑斯文 2014 博士学位论文(北京: 北京交通大学)]

    [7]

    Xia C, Rodrigo A C, Bai N, Enrique A L, Daniel M A, Axel S, Martin R, Jesus L M, Eduardo M, Zhou X, Li G 2012 IEEE Photonic Tech. L 24 1914

    [8]

    Hayashi T, Taru T, Shimakawa O, Sasaki T, Sasaoka E 2011 Opt. Express. 19 16576

    [9]

    Jiang S S, Liu Y, Xing E J 2015 Acta Phys. Sin. 64 064212 (in Chinese) [姜姗姗, 刘艳, 邢尔军 2015 物理学报 64 064212]

    [10]

    Yao S C, Fu S N, Zhang M M, Tang P, Shen P, Liu D M 2014 Acta Phys. Sin. 63 144215 [姚殊畅, 付松年, 张敏明, 唐明, 沈平, 刘德明 2014 物理学报 63 144215]

    [11]

    Li A, Al A A, Chen X, Shieh W 2011 Opt. Express. 19 8088

    [12]

    Li D M, Zhou G Y, Xia C M, Wang C, Yuan J H 2014 Chin. Phys. B 23 044209

    [13]

    Kunimasa S, Masanori K 2005 Opt. Express. 13 267

    [14]

    Salsi M, Koebele C, Sperti D, Tran P, Mardoyan H, Brindel P, Bigo S, Boutin A, Verluise F, Sillard P, Bigot A M, Provost L, Charlet G 2012 J. Lightwave Technol. 30 618

    [15]

    Mothe N, Bin P D 2009 Opt. Express. 17 15778

    [16]

    Takenaga K, Arakawa Y, Tanigawa S, Guan N, Matsuo S, Saitoh K, Koshiba M 2011 IEICE Trans. Commun. E 94-B 409

    [17]

    Katsuhiro T, Yoko A, Shoji T, Ning G, Shoichiro M, Kunimasa S, Masanori K 2011 Optical Fiber Communication Conference 2011 p1

    [18]

    Liu D M, Sun J Q, Lu P 2008 Fiber Optics 2(Beijing:Science Press) p73-93[刘 德明, 孙军强, 鲁平 2008 光纤光学 2(北京:科学出版社)第 73-93 页]

    [19]

    Xie Y W, Fu S N, Zhang M M, Tang P, Shen P, Liu D M 2013 Acta. Opt. Sin. 33 0906010-1 [谢意维, 付松年, 张海亮, 唐明, 沈平, 刘德明 2013 光学学报 33 0906010-1]

    [20]

    Bao Y J, Li S G, Zhang W, An G W, Fan Z K 2014 Chin. Phys. B 23 104218

    [21]

    Yang W X, Zhou G Y, Xia C M, Wang W, Hu H J, Hou L T 2011 Acta Phys. Sin. 60 104222 (in Chinese) [杨旺喜, 周桂耀, 夏长明, 王伟, 胡慧军, 侯蓝田 2011 物理学报 60 104222]

    [22]

    Dai N L, Li Y, Peng J G, Li J Y 2011 Laser. Opt. Pro. 48 010602 [戴能利, 李洋, 彭 景刚, 李进延 2011 激光与光电子学进展 48 010602]

  • [1]

    Sójka L, Pajewski L, liwa M, Mergo P, Benson T M, Sujecki S, Bere P E 2015 Opt. Commun. 344 71

    [2]

    Lars G N, Yi S, Jeffrey W N, Dan J, Kim G J, Robert L, Bera P 2012 J. Lightwave Technol. 30 3693

    [3]

    Sillard P, Bigot A M, Boivin D, Maerten H, Provost L 2011 European Conference and Exposition on Optical CommunicationsJuly, 2011 p1

    [4]

    Agruzov P M, DukelK V, Ilichev I V, Kozlov A S, Shamrai A V, Shevandin V S 2010 Quant. Electron. 40 254

    [5]

    Qin W, Li S G, Xue J R, Xin X J, Zhang Lei 2013 Chin. Phys. B 22 074213

    [6]

    Zheng S W 2014 Ph. D. Dissertation (Beijing: Beijing Jiaotong University) (in Chinese) [郑斯文 2014 博士学位论文(北京: 北京交通大学)]

    [7]

    Xia C, Rodrigo A C, Bai N, Enrique A L, Daniel M A, Axel S, Martin R, Jesus L M, Eduardo M, Zhou X, Li G 2012 IEEE Photonic Tech. L 24 1914

    [8]

    Hayashi T, Taru T, Shimakawa O, Sasaki T, Sasaoka E 2011 Opt. Express. 19 16576

    [9]

    Jiang S S, Liu Y, Xing E J 2015 Acta Phys. Sin. 64 064212 (in Chinese) [姜姗姗, 刘艳, 邢尔军 2015 物理学报 64 064212]

    [10]

    Yao S C, Fu S N, Zhang M M, Tang P, Shen P, Liu D M 2014 Acta Phys. Sin. 63 144215 [姚殊畅, 付松年, 张敏明, 唐明, 沈平, 刘德明 2014 物理学报 63 144215]

    [11]

    Li A, Al A A, Chen X, Shieh W 2011 Opt. Express. 19 8088

    [12]

    Li D M, Zhou G Y, Xia C M, Wang C, Yuan J H 2014 Chin. Phys. B 23 044209

    [13]

    Kunimasa S, Masanori K 2005 Opt. Express. 13 267

    [14]

    Salsi M, Koebele C, Sperti D, Tran P, Mardoyan H, Brindel P, Bigo S, Boutin A, Verluise F, Sillard P, Bigot A M, Provost L, Charlet G 2012 J. Lightwave Technol. 30 618

    [15]

    Mothe N, Bin P D 2009 Opt. Express. 17 15778

    [16]

    Takenaga K, Arakawa Y, Tanigawa S, Guan N, Matsuo S, Saitoh K, Koshiba M 2011 IEICE Trans. Commun. E 94-B 409

    [17]

    Katsuhiro T, Yoko A, Shoji T, Ning G, Shoichiro M, Kunimasa S, Masanori K 2011 Optical Fiber Communication Conference 2011 p1

    [18]

    Liu D M, Sun J Q, Lu P 2008 Fiber Optics 2(Beijing:Science Press) p73-93[刘 德明, 孙军强, 鲁平 2008 光纤光学 2(北京:科学出版社)第 73-93 页]

    [19]

    Xie Y W, Fu S N, Zhang M M, Tang P, Shen P, Liu D M 2013 Acta. Opt. Sin. 33 0906010-1 [谢意维, 付松年, 张海亮, 唐明, 沈平, 刘德明 2013 光学学报 33 0906010-1]

    [20]

    Bao Y J, Li S G, Zhang W, An G W, Fan Z K 2014 Chin. Phys. B 23 104218

    [21]

    Yang W X, Zhou G Y, Xia C M, Wang W, Hu H J, Hou L T 2011 Acta Phys. Sin. 60 104222 (in Chinese) [杨旺喜, 周桂耀, 夏长明, 王伟, 胡慧军, 侯蓝田 2011 物理学报 60 104222]

    [22]

    Dai N L, Li Y, Peng J G, Li J Y 2011 Laser. Opt. Pro. 48 010602 [戴能利, 李洋, 彭 景刚, 李进延 2011 激光与光电子学进展 48 010602]

  • [1] 马丽伶, 李曙光, 李建设, 孟潇剑, 李增辉, 王璐瑶, 邵朋帅. 一种具有低串扰抗弯曲的单沟槽十九芯单模异质光纤. 物理学报, 2022, 71(10): 104206. doi: 10.7498/aps.71.20212221
    [2] 王彦, 韩颖, 李增辉, 龚琳, 王璐瑶, 李曙光. 一种沟槽辅助气孔隔离的低串扰高密度异质多芯少模光纤. 物理学报, 2022, 71(2): 024205. doi: 10.7498/aps.71.20210974
    [3] 丁子平, 廖健飞, 曾泽楷. 基于表面等离子体共振的新型超宽带微结构光纤传感器研究. 物理学报, 2021, 70(7): 074207. doi: 10.7498/aps.70.20201477
    [4] 李增辉, 李曙光, 李建设, 王璐瑶, 王晓凯, 王彦, 龚琳, 程同蕾. 一种具有低串扰低非线性的双沟槽环绕型十三芯五模光纤. 物理学报, 2021, 70(10): 104208. doi: 10.7498/aps.70.20201825
    [5] 戴震飞, 姜文帆, 王玲, 陈明阳, 高永锋, 任乃飞. 基于高折射率液体填充的花瓣形微结构光纤可调滤模特性. 物理学报, 2019, 68(8): 084206. doi: 10.7498/aps.68.20181890
    [6] 靳文星, 任国斌, 裴丽, 姜有超, 吴越, 谌亚, 杨宇光, 任文华, 简水生. 环绕空气孔结构的双模大模场面积多芯光纤的特性分析. 物理学报, 2017, 66(2): 024210. doi: 10.7498/aps.66.024210
    [7] 李建设, 李曙光, 赵原源, 刘强, 范振凯, 王光耀. 在单零色散微结构光纤中一次抽运同时发生两组四波混频的实验观察. 物理学报, 2016, 65(21): 214201. doi: 10.7498/aps.65.214201
    [8] 陈其杰, 周桂耀, 石富坤, 李端明, 苑金辉, 夏长明, 葛姝. 微结构光纤近红外色散波产生的研究. 物理学报, 2015, 64(3): 034215. doi: 10.7498/aps.64.034215
    [9] 陈艳, 周桂耀, 夏长明, 侯峙云, 刘宏展, 王超. 具有双模特性的大模场面积微结构光纤的设计. 物理学报, 2014, 63(1): 014701. doi: 10.7498/aps.63.014701
    [10] 魏巍, 张霞, 于辉, 李宇鹏, 张阳安, 黄永清, 陈伟, 罗文勇, 任晓敏. 高非线性微结构光纤中基于受激布里渊散射的慢光延迟. 物理学报, 2013, 62(18): 184208. doi: 10.7498/aps.62.184208
    [11] 苗银萍, 姚建铨. 基于磁流体填充微结构光纤的温度特性研究. 物理学报, 2013, 62(4): 044223. doi: 10.7498/aps.62.044223
    [12] 郑斯文, 林桢, 任国斌, 简水生. 一种新型多芯-双模-大模场面积光纤的设计和分析. 物理学报, 2013, 62(4): 044224. doi: 10.7498/aps.62.044224
    [13] 周亚训, 於杏燕, 徐星辰, 戴世勋. 掺铒硫系玻璃的制备及其微结构光纤的中红外信号放大特性研究. 物理学报, 2012, 61(15): 157701. doi: 10.7498/aps.61.157701
    [14] 季玲玲, 陆培祥, 陈 伟, 戴能利, 张继皇, 蒋作文, 李进延, 李 伟. 微结构光纤次芯中的四波混频过程. 物理学报, 2008, 57(9): 5973-5977. doi: 10.7498/aps.57.5973
    [15] 周桂耀, 侯峙云, 李曙光, 韩 颖, 侯蓝田. 微结构光纤制备过程中不同位置空气孔的形变量分析. 物理学报, 2007, 56(11): 6486-6489. doi: 10.7498/aps.56.6486
    [16] 王 健, 雷乃光, 余重秀. 椭圆空气孔微结构光纤限制损耗的分析. 物理学报, 2007, 56(2): 946-951. doi: 10.7498/aps.56.946
    [17] 周桂耀, 侯峙云, 潘普丰, 侯蓝田, 李曙光, 韩 颖. 微结构光纤预制棒拉制过程的温度场分布. 物理学报, 2006, 55(3): 1271-1275. doi: 10.7498/aps.55.1271
    [18] 张春书, 开桂云, 王 志, 王 超, 孙婷婷, 张伟刚, 刘艳格, 刘剑飞, 袁树忠, 董孝义. 柚子型微结构光纤Bragg光栅温度和应变传感特性研究. 物理学报, 2005, 54(6): 2758-2763. doi: 10.7498/aps.54.2758
    [19] 李曙光, 周桂耀, 邢光龙, 侯蓝田, 王清月, 栗岩锋, 胡明列. 微结构光纤中超短激光脉冲传输的数值模拟. 物理学报, 2005, 54(4): 1599-1606. doi: 10.7498/aps.54.1599
    [20] 胡明列, 王清月, 栗岩峰, 倪晓昌, 张志刚, 王 专, 柴 路, 侯蓝田, 李曙光, 周桂耀. 非均匀微结构光纤中双折射现象的研究. 物理学报, 2004, 53(12): 4248-4252. doi: 10.7498/aps.53.4248
计量
  • 文章访问数:  2967
  • PDF下载量:  158
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-06-30
  • 修回日期:  2015-08-02
  • 刊出日期:  2015-12-05

具有四模式的低串扰及大群时延多芯微结构光纤的设计

  • 1. 华南师范大学, 广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室, 广东高校特种功能光纤工程技术研究中心, 广州 510006;
  • 2. 广东省微结构功能光纤与器件工程技术研究中心, 广州 510006
  • 通信作者: 周桂耀, zguiyao@163.com
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61377100, 61575066)、国家自然科学基金重大仪器专项项目(批准号: 61527822)、 高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20134407120014)和广东省自然基金项目(批准号: S2013040015665)资助的课题.

摘要: 针对光纤空分复用及模分复用传输系统中大容量和耦合串扰问题, 本文提出了一种具有四模式特性低串扰及大群时延的大容量多芯微结构光纤, 通过有限元法计算该光纤电磁场分布进而对其他参数进行分析. 结果表明: 合理的选定光纤结构参数, 可使得该光纤在C+L波段内同时实现19芯的LP01, LP11, LP21, LP02四个偏振模式的传输. 同时, 利用空气孔对电磁场较好的隔离作用来优化芯间串扰并得到较大的模式差分群时延及较为平坦的色散. 此外, 这种结构的光纤制作简单, 在短距离大容量的信息传递系统中具有重要应用.

English Abstract

参考文献 (22)

目录

    /

    返回文章
    返回