空芯光子带隙光纤散射损耗特性及结构优化研究 被引量：10

1

作者 宋镜明 孙康 徐小斌 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期121-126,共6页

针对空芯光子带隙光纤内部结构提出了一种准确的建模方法,使用全矢量有限元法研究了纤芯结构变化对光纤散射损耗的影响,对不同纤芯壁厚度以及不同纤芯半径的空芯光子带隙光纤进行了仿真计算,并以归一化分界面场强表征散射损耗的大小。... 针对空芯光子带隙光纤内部结构提出了一种准确的建模方法,使用全矢量有限元法研究了纤芯结构变化对光纤散射损耗的影响,对不同纤芯壁厚度以及不同纤芯半径的空芯光子带隙光纤进行了仿真计算,并以归一化分界面场强表征散射损耗的大小。计算结果表明,纤芯壁相对厚度Tc≈4时,散射损耗可以得到较大的降低,同时散射损耗也会随着纤芯半径的增大而减小。通过对纤芯结构进行优化,理论上在1.5~1.56μm波段范围内散射损耗可比现有光纤减小50%。 展开更多

关键词 光纤光学 空芯光子带隙光纤 有限元法 散射损耗 归一化分界面场强 结构设计

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光纤光热干涉气体检测技术研究进展 被引量：7

2

作者 苗银萍 靳伟 +3 位作者 杨帆 林粤川 谭艳珍 何海律 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期201-211,共11页

本文阐述光纤光热干涉气体检测的基本原理,从光纤光热相位调制的产生、动态过程、探测方法以及响应时间等方面出发,综述本研究组在光纤光热干涉气体检测方面的最新工作进展.光纤光热干涉技术具有灵敏度高、动态范围大、测量不受散射及... 本文阐述光纤光热干涉气体检测的基本原理,从光纤光热相位调制的产生、动态过程、探测方法以及响应时间等方面出发,综述本研究组在光纤光热干涉气体检测方面的最新工作进展.光纤光热干涉技术具有灵敏度高、动态范围大、测量不受散射及其他损耗影响等优势,能够实现小型化、多点复用、组网及远程监测,在环境、医疗、安防等领域具有重要的应用. 展开更多

关键词 光热光谱法 空芯光子带隙光纤 气体传感器 干涉仪 光纤传感器

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空芯光子带隙光纤纤芯-包层交界面的设计 被引量：6

3

作者 张虎 杨伯君 王秋国 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期543-548,共6页

利用平面波展开法计算了圆六边形空气孔按三角形排列的光子晶体带隙，基于带隙图设计了移去7根玻璃毛细管形成纤芯、传输波长λ=1．55μm的空芯光子带隙光纤的结构参量。随后利用全矢量有限元法计算了所设计的在纤芯一包层交界面处引入... 利用平面波展开法计算了圆六边形空气孔按三角形排列的光子晶体带隙，基于带隙图设计了移去7根玻璃毛细管形成纤芯、传输波长λ=1．55μm的空芯光子带隙光纤的结构参量。随后利用全矢量有限元法计算了所设计的在纤芯一包层交界面处引入石英环的光纤，给出了在不同半径情况下沿z轴方向的光强分布、光强等高线分布图和损耗随引入石英环相对厚度的变化曲线。得出了光纤消除表面模、减小损耗的纤芯外半径取值范围为1．55^～1．7^，石英环的相对厚度取值范围为1．3～1．5或3．4～3．8。通过分析发现石英环的引入既可以抑制表面模也可以激发表面模，抑制还是激发有赖于纤芯外半径和石英环厚度的选择。 展开更多

关键词 光纤光学 空芯光子带隙光纤 全矢量有限元法 光子带隙 表面模 损耗

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基于微光学结构的空芯光子带隙光纤环形谐振腔研究 被引量：6

4

作者 冯丽爽 邓学文 +1 位作者 任小元 刘惠兰 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期51-56,共6页

光纤环形谐振腔是构成谐振式光纤陀螺的核心部件。提出了一种基于微光学结构的空芯光子带隙光纤环形谐振腔。建立了这种谐振腔的归一化传递函数模型,并且仿真分析了微光学结构参数与谐振腔特性和陀螺的极限灵敏度的关系。研制出基于微... 光纤环形谐振腔是构成谐振式光纤陀螺的核心部件。提出了一种基于微光学结构的空芯光子带隙光纤环形谐振腔。建立了这种谐振腔的归一化传递函数模型,并且仿真分析了微光学结构参数与谐振腔特性和陀螺的极限灵敏度的关系。研制出基于微光学结构的空芯光子带隙光纤谐振腔的实验样品,完成了样品性能测试,在此基础上提出了下一步优化方案。研究结果为未来进一步研究基于微光学结构的谐振式空芯光子带隙光纤陀螺提供了理论和实验依据。 展开更多

关键词 光纤光学 光纤环形谐振腔 空芯光子带隙光纤 微光学结构 谐振式光学陀螺

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保偏空芯光纤的研究进展 被引量：4

5

作者 洪奕峰 汪滢莹 +1 位作者 丁伟 王璞 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期110-125,共16页

保偏光纤可以通过人为引入的高双折射,降低外界环境扰动引起的不可控双折射或偏振模色散给光纤传输带来的影响,在精密干涉传感、激光器系统、光通信等领域的应用中具有重要意义.相比传统实芯光纤受制于其纤芯高折射率材料的本征性缺陷,... 保偏光纤可以通过人为引入的高双折射,降低外界环境扰动引起的不可控双折射或偏振模色散给光纤传输带来的影响,在精密干涉传感、激光器系统、光通信等领域的应用中具有重要意义.相比传统实芯光纤受制于其纤芯高折射率材料的本征性缺陷,空芯光纤可以通过特定的微结构设计将光场限制在低折射率的空气纤芯中,具有低延迟、低色散、低非线性、高光致损伤阈值、抗干扰和可填充液体或气体的高灵活性等优势,因此保偏空芯光纤不仅能在上述应用领域发挥其性能的优势,还在高功率脉冲激光传输、生物化学分析等领域展现出广阔的应用前景.本文简要回顾了保偏空芯光纤的发展历程,对其中的设计思想和关键技术进行了讨论. 展开更多

关键词 光纤光学 空芯反谐振光纤 空芯光子带隙光纤 保偏光纤 双折射

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传输2μm波段激光的多芯空芯光子带隙光纤的研究 被引量：1

6

作者 刘硕 张亚奇 +1 位作者 赵霖晚 白振旭 《光电技术应用》 2023年第1期21-27,82,共8页

2μm波段属于人眼波段,并且具有大气通信窗口,对该波段的研究是未来光通信系统亟待开发的领域。软玻璃材料相比于石英玻璃,具有更宽的透光范围,并且可扩展到中红外波段,以配合2μm波段光通信系统。设计了一种多芯空芯光子带隙光纤,针对... 2μm波段属于人眼波段,并且具有大气通信窗口,对该波段的研究是未来光通信系统亟待开发的领域。软玻璃材料相比于石英玻璃,具有更宽的透光范围,并且可扩展到中红外波段,以配合2μm波段光通信系统。设计了一种多芯空芯光子带隙光纤,针对不同模式的模场面积、限制损耗和弯曲损耗等特性进行仿真分析。综合分析给出了2μm波段单个和多个模式激光传输的最优波长。 展开更多

关键词 空芯光子带隙光纤 2μm波段 低损耗 弯曲损耗

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空芯反谐振和光子带隙复合光纤的优化设计

7

作者 张慧嘉 徐士杰 +3 位作者 郭娜 杨鹏 庞璐 宁鼎 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1393-1396,共4页

空芯反谐振和光子带隙复合光纤是刚刚兴起的一种新型空芯微结构光纤。由于这种光纤可同时实现低损耗和单模传输的特点,所以可应用于光纤陀螺、光纤激光通信等领域。为了实现良好的单模性和低损耗,本文对此种光纤的基模和高阶模的限制和... 空芯反谐振和光子带隙复合光纤是刚刚兴起的一种新型空芯微结构光纤。由于这种光纤可同时实现低损耗和单模传输的特点,所以可应用于光纤陀螺、光纤激光通信等领域。为了实现良好的单模性和低损耗,本文对此种光纤的基模和高阶模的限制和散射损耗进行了计算,通过优选光纤内包层气孔归一化内径d/D和内包层气孔壁厚度t,得到了当d/D=068,t=500nm时,在工作波长1500~1590nm范围,空芯反谐振和光子带隙复合光纤可实现良好的单模性和低损耗。 展开更多

关键词 空芯光子带隙光纤 空芯反谐振光纤 表面散射损耗

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空芯光子带隙光纤在甲烷检测中的应用 被引量：3

8

作者 吴希军 王玉田 +1 位作者 赵兴涛 潘钊 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期410-413,共4页

以多段级联的空芯光子带隙光纤(PBF)作为气体传感探头,以谐波检测技术作为信号处理方法,构建了一种新型全光纤甲烷监测系统。分析了甲烷在空芯内的扩散特性,实现了传感气室的优化设计。实验结果证实了该传感头用于甲烷检测的可行性。

关键词 光纤传感器 空芯光子带隙光纤 甲烷 谐波检测

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2μm波段7-cell空芯光子带隙光纤的特性研究 被引量：4

9

作者 张亚奇 刘硕 白振旭 《光电技术应用》 2021年第1期34-38,63,共6页

扩大传输容量已然成为现代光通信技术发展的首要任务。2μm波段属于人眼波段,并具有大气通信窗口,是未来光通信系统亟待开发的领域。软玻璃材料相比于石英玻璃,具有更宽的透光范围,并且可扩展到中红外波段,恰好配合2μm波段光通信系统... 扩大传输容量已然成为现代光通信技术发展的首要任务。2μm波段属于人眼波段,并具有大气通信窗口,是未来光通信系统亟待开发的领域。软玻璃材料相比于石英玻璃,具有更宽的透光范围,并且可扩展到中红外波段,恰好配合2μm波段光通信系统。空芯光子带隙光纤(hollow core photonic bandgap fiber,HC-PBGF)由于光纤带隙的存在,提供了独一无二的导光模式。HC-PBGF具备灵活的光纤结构、较低的损耗,可控的色散特性,是非常适合光通信的传输媒介。设计了一种7-cell HC-PBGF,对该光纤的色散、模场面积、限制损耗和弯曲损耗等特性进行仿真分析。 展开更多

关键词 空芯光子带隙光纤 零色散点 低损耗 弯曲损耗

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基于正方形格子的空芯光子带隙光纤的模式特性和泄漏损耗 被引量：4

10

作者 张虎 王秋国 +1 位作者 杨伯君 于丽 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期5722-5728,共7页

利用全矢量有限元法计算和分析了基于正方形格子的空芯光子带隙光纤的模式特性和泄漏损耗.通过分析发现,圆正方形空气孔按正方形格子排列的空芯光子带隙光纤可以实现宽带和有效的单模运转.随后对正方形格子空芯光子带隙光纤的泄漏损耗... 利用全矢量有限元法计算和分析了基于正方形格子的空芯光子带隙光纤的模式特性和泄漏损耗.通过分析发现,圆正方形空气孔按正方形格子排列的空芯光子带隙光纤可以实现宽带和有效的单模运转.随后对正方形格子空芯光子带隙光纤的泄漏损耗进行了全面分析,通过分析发现纤芯直径和包层空气孔间距的变化对泄漏损耗的影响较小,但可以通过调节包层空气孔间距来实现给定的波长具有最小的泄露损耗;圆化直径对泄漏损耗的影响较前两个因素要大,且存在一个最佳的圆化直径即dc/d=0.4;包层空气孔的层数是影响泄漏损耗的主要因素,每增加两层空气孔泄漏损耗大约会降低两个数量级. 展开更多

关键词 空芯光子带隙光纤 全矢量有限元法 正方形格子 泄露损耗

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空芯光子带隙光纤中的表面模共振耦合效应及高温传感特性 被引量：3

11

作者 游永 郭慧毅 +4 位作者 李伟 柯一礼 段少祥 王志 刘艳格 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第13期41-48,共8页

提出并研究了空芯光子带隙光纤中表面模共振耦合效应和高温传感特性。实验上观测到光子带隙光纤中的表面模耦合效应,理论上诠释了该效应的产生原理。通过表面模耦合效应,对在光纤透射光谱中形成的多个共振峰进行温度和应变传感实验,观... 提出并研究了空芯光子带隙光纤中表面模共振耦合效应和高温传感特性。实验上观测到光子带隙光纤中的表面模耦合效应,理论上诠释了该效应的产生原理。通过表面模耦合效应,对在光纤透射光谱中形成的多个共振峰进行温度和应变传感实验,观察到独特的温度和应变传感特性:共振峰在20~150℃之间低温不敏感,在150~260℃之间高温强度敏感。在150~260℃之间的温度敏感度达到-0.26 dB/℃,同时各处波长对温度不敏感;共振峰的强度和波长对应变不敏感。该空芯光子带隙光纤传感器解决了温度-应变之间交叉敏感的问题,可以有效实现高温环境下的强度实时检测,具有结构简单、使用方便等众多优点。 展开更多

关键词 光纤光学 空芯光子带隙光纤 光纤传感器 温度传感器

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变压器油中气体拉曼光谱光纤增强检测实验研究 被引量：3

12

作者 钱国超 彭庆军 彭惠 《云南电力技术》 2021年第6期21-25,共5页

变压器油中溶解气体检测是目前国内外公认的诊断油浸式电力变压器早期潜伏性故障的有效方法之一。拉曼光谱利用单一波长的激光同时实现混合气体直接检测,具有明显的优势。论文开展了基于空芯光子带隙光纤的光纤增强拉曼光谱检测实验研究... 变压器油中溶解气体检测是目前国内外公认的诊断油浸式电力变压器早期潜伏性故障的有效方法之一。拉曼光谱利用单一波长的激光同时实现混合气体直接检测,具有明显的优势。论文开展了基于空芯光子带隙光纤的光纤增强拉曼光谱检测实验研究:基于MATLAB仿真确定了最佳光纤长度为1 m;设计并搭建了基于空芯光子带隙光纤增强的变压器油中溶解故障特征气体拉曼光谱检测平台,对比分析了H_(2)、CO_(2)和C_(2)H_(6)气体的光纤增强拉曼光谱检测特性,相比不采用光纤的直接测量,各气体特征峰峰面积及峰高均增强约9倍,表明了光纤增强拉曼光谱气体检测的可行性和有效性。 展开更多

关键词 变压器油中溶解气体 拉曼光谱 空芯光子带隙光纤 光纤增强

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空芯光子带隙光纤纤芯截切半径的研究 被引量：2

13

作者 张虎 王秋国 +1 位作者 杨伯君 于丽 《半导体光电》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期411-414,共4页

利用平面波展开法（PWM）计算了理想的圆形空气孔按三角格子排列的光子晶体带隙，利用带隙图设计了移去7根玻璃毛细管形成纤芯的空芯光子带隙光纤（PBF），随后利用全矢量有限元法（FEM）计算了所设计的光纤，给出了在不同半径情况下沿... 利用平面波展开法（PWM）计算了理想的圆形空气孔按三角格子排列的光子晶体带隙，利用带隙图设计了移去7根玻璃毛细管形成纤芯的空芯光子带隙光纤（PBF），随后利用全矢量有限元法（FEM）计算了所设计的光纤，给出了在不同半径情况下沿z轴方向的光强分布和光强等高线分布，从而得出了该类光纤消除表面模、减小损耗的纤芯半径最佳截取范围为0．9A～1．0A，为光纤的拉制提供了理论依据。 展开更多

关键词 光纤光学 空芯光子带隙光纤 全矢量有限元法 光子带隙 表面模 损耗

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传输可见光的空芯光子带隙光纤的研究 被引量：1

14

作者 苑金辉 侯蓝田 +6 位作者 周桂耀 魏东宾 王海云 董世蕊 王清月 刘博文 胡明列 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期4230-4237,共8页

利用全矢量平面波展开法(FVPWM)对采用改进的两次堆积法制备的空芯光子带隙光纤进行了数值模拟.在特定传播常数β下,光纤在500—1000nm的波段内出现多条宽窄不同的有效光子带隙.依据有效折射率的不同,部分带隙中的空气-导模将以不同的... 利用全矢量平面波展开法(FVPWM)对采用改进的两次堆积法制备的空芯光子带隙光纤进行了数值模拟.在特定传播常数β下,光纤在500—1000nm的波段内出现多条宽窄不同的有效光子带隙.依据有效折射率的不同,部分带隙中的空气-导模将以不同的形式存在.经过实验测试,发现测得的带隙位置相对于模拟结果向短波段发生了较明显的移动,主要原因被认为是光纤结构的纵向不均匀性和包层节点处间隙孔的存在. 展开更多

关键词 空芯光子带隙光纤 全矢量平面波展开法 有效光子带隙 空气-导模

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空芯光子带隙光纤与单模光纤的电弧熔接研究 被引量：1

15

作者 况心怡 钮月萍 龚尚庆 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2020年第17期69-75,共7页

空芯光子带隙光纤(HC-PBGF)因其利用中空纤芯进行光传输而被视作集成光学网络中实现在线光纤腔的理想器件。使用普通电弧熔接机直接熔接HC-800-02型HC-PBGF和780-HP型单模光纤,详细分析了多个熔接参数对熔接质量的影响。实验得到:长度约... 空芯光子带隙光纤(HC-PBGF)因其利用中空纤芯进行光传输而被视作集成光学网络中实现在线光纤腔的理想器件。使用普通电弧熔接机直接熔接HC-800-02型HC-PBGF和780-HP型单模光纤,详细分析了多个熔接参数对熔接质量的影响。实验得到:长度约1 m的HC-PBGF构成的在线光纤腔具有低损耗特性,其总插入损耗为2.59 dB。 展开更多

关键词 光纤光学 空芯光子带隙光纤 光子晶体光纤 电弧熔接 熔接损耗 在线光纤腔

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以空芯光子带隙光纤作气室的全光纤甲烷检测 被引量：2

16

作者 王书涛 刘铭华 +4 位作者 曾秋菊 王志芳 王兴龙 陈东营 魏蒙 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期1-6,共6页

以空芯光子带隙光纤(PBGF)作为气体传感部件,分析了PBGF内部导光机制及其甲烷在纤芯缺陷区域的扩散特性,设计多段PBGF连接耦合弯曲成圈在一起组成的传感气室,构建一套全光纤甲烷浓度检测系统。引入分布式反馈光纤激光器的调控机制,采用... 以空芯光子带隙光纤(PBGF)作为气体传感部件,分析了PBGF内部导光机制及其甲烷在纤芯缺陷区域的扩散特性,设计多段PBGF连接耦合弯曲成圈在一起组成的传感气室,构建一套全光纤甲烷浓度检测系统。引入分布式反馈光纤激光器的调控机制,采用谐波检测技术,实现了整体对全光纤甲烷浓度检测系统的优化。经实验,可证明由该传感部件组成的全光纤甲烷浓度检测系统能够实现甲烷浓度在线实时检测,并且甲烷浓度与相对强度成良好的线性关系,其线性度可达99.8%。 展开更多

关键词 全光纤检测 空芯光子带隙光纤 甲烷浓度 谐波检测

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空芯光子带隙光纤在光纤陀螺中的应用前景 被引量：1

17

作者 宋辉 周红进 王秀森 《计算机与数字工程》 2011年第6期153-156,194,共5页

光纤是光纤陀螺的核心器件之一。光纤的性能参数直接决定光纤陀螺的性能。常规硅芯光纤制造工艺比较成熟,但受限于物理条件,"克尔效应"、"瑞利背向散射效应"、"法拉第效应"和"舒珀效应"影响比... 光纤是光纤陀螺的核心器件之一。光纤的性能参数直接决定光纤陀螺的性能。常规硅芯光纤制造工艺比较成熟,但受限于物理条件,"克尔效应"、"瑞利背向散射效应"、"法拉第效应"和"舒珀效应"影响比较大。近年来,基于光子带隙效应的导光机制与传输特性制成的在空气中传输光线的空芯光子带隙光纤逐渐应用在光纤陀螺制造中。介绍空芯光子带隙光纤的性能特点,尤其是相比常规硅芯光纤的优势;空芯光子带隙光纤的技术发展潜力;展望其在光纤陀螺中的应用前景。 展开更多

关键词 光纤陀螺 空芯光子带隙光纤 硅芯光纤 克尔效应 瑞利背向散射效应 法拉第效应 舒珀效应

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新型全光纤高能量飞秒光脉冲源的数值模拟 被引量：1

18

作者 孟义昌 张书敏 +2 位作者 靳春江 李辉辉 王新占 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期412-416,共5页

数值模拟了自相似脉冲的产生与压缩,得到一种产生高能量飞秒光脉冲的新方法.结果表明:利用掺铒光纤对光脉冲进行自相似传输,可得到含线性频率啁啾的高能量自相似光脉冲;自相似光脉冲经过空芯光子带隙光纤的一级线性压缩和高非线性光纤... 数值模拟了自相似脉冲的产生与压缩,得到一种产生高能量飞秒光脉冲的新方法.结果表明:利用掺铒光纤对光脉冲进行自相似传输,可得到含线性频率啁啾的高能量自相似光脉冲;自相似光脉冲经过空芯光子带隙光纤的一级线性压缩和高非线性光纤的二级非线性压缩,可获得高峰值功率的飞秒光脉冲;压缩过程中存在最佳光纤长度;喇曼自频移和自陡效应对脉冲压缩产生不利影响. 展开更多

关键词 自相似脉冲 脉冲压缩 空芯光子带隙光纤 超短光脉冲

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空芯光子带隙光纤在甲烷检测中的应用 被引量：1

19

作者 傅海卿 《电子制作》 2015年第11Z期42-43,共2页

本文所提出的新型的全光纤甲烷检测系统是依托空芯光子带隙光纤作为检测气体传感的探头,利用谐波检测技术处理信号的一种甲烷检测方式。旨在正确分析甲烷气体在空芯光子带隙光纤中的扩散特性,从而对传感气室实现优化设计。另外,研究通... 本文所提出的新型的全光纤甲烷检测系统是依托空芯光子带隙光纤作为检测气体传感的探头,利用谐波检测技术处理信号的一种甲烷检测方式。旨在正确分析甲烷气体在空芯光子带隙光纤中的扩散特性,从而对传感气室实现优化设计。另外,研究通过实际的试验成果证实利用空芯光子带隙光纤进行甲烷检测具有一定的可行性。 展开更多

关键词 空芯光子带隙光纤 甲烷 谐波检测

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4.3μm低损耗硫系空芯光子带隙光纤结构设计及性能研究

20

作者 董阳箭 戴世勋 +3 位作者 张培晴 刘永兴 杨佩龙 王训四 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期153-158,共6页

运用平面波展开法分析As2S3、Ge20Se65Sb15和As2Se3硫系玻璃光纤在不同空气填充率下的带隙分布图,分析结果表明三种材料在空气填充率提高到0.75时,光子带隙与空气线均出现交汇模式,且带隙宽度大,纤芯空气孔中适宜进行激光传输.运用有限... 运用平面波展开法分析As2S3、Ge20Se65Sb15和As2Se3硫系玻璃光纤在不同空气填充率下的带隙分布图,分析结果表明三种材料在空气填充率提高到0.75时,光子带隙与空气线均出现交汇模式,且带隙宽度大,纤芯空气孔中适宜进行激光传输.运用有限元法分析不同纤芯孔直径的Ge20Se65Sb15硫系玻璃空芯光子带隙光纤的基模限制损耗和有效模场面积,结果表明纤芯直径9.2μm时限制损耗最低,模场面积较小.通过优化光纤的结构参量,适合于4.3μm波长处高功率中红外激光传输的空芯光子带隙光纤,其限制损耗为0.00472dB/m,有效模场面积为58.046μm2. 展开更多

关键词 光纤光学 空芯光子带隙光纤 平面波展开法和有限元法 硫系玻璃 低限制损耗

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