光子晶體光纖
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
光子晶體光纖的視頻教程
019 - FDTD光子晶體微腔（含演示，66元）
包含的文件截圖（手機(jī)端可能無法顯示圖片，請?jiān)陔娔X端查看）： 詳細(xì)描述（手機(jī)端可能無法顯示圖片，請?jiān)陔娔X端查看）： 如上圖所示，研究平板空氣孔二維光子晶體的L3微腔。 眾所周知，光子晶體微腔具有很高的Q值，本文通過優(yōu)化微腔周圍三個(gè)空氣孔的位置，能進(jìn)一步將Q值提高了20倍，實(shí)現(xiàn)了高達(dá)1000000的Q值。
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004 - COMSOL一維光子晶體微腔（含講解視頻）
004 - COMSOL一維光子晶體微腔（含講解，66元） ? 基本介紹： ·? 主要內(nèi)容：重復(fù)碩士論文《一維光子晶體波導(dǎo)與微腔的控光特性及傳感應(yīng)用研究（作者：楊玉潔）》中的圖3-2b、圖3-4a； ·??基于COMSOL頻域求解，使用的軟件版本為COMSOL 5.3 (5.3.0.223)； ·??計(jì)算所需的內(nèi)存：8 GB；高精度需要128 GB； ·??涉及的內(nèi)容：在App開發(fā)器中錄制和編寫模型方法
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001 - COMSOL光子晶體波導(dǎo)分束器（含講解）
001 - COMSOL光子晶體波導(dǎo)分束器（含講解，66元） 基本介紹： ·? 主要內(nèi)容：對一個(gè)典型的T型光子晶體分束器做了模擬； ·??基于COMSOL頻域求解，使用的軟件版本為COMSOL 5.3 (5.3.0.223)； ·??計(jì)算所需的內(nèi)存：8 GB； ·??涉及的內(nèi)容：自定義變量、組件耦合、完美匹配層、散射邊界條件、自定義網(wǎng)格 等； ·??繪制了：場分布和透反射率；
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光子晶體光纖的實(shí)例教程
摘要 以光子晶體光纖環(huán)為研究對象，利用白光干涉儀測試了不同溫度下保偏光子晶體光纖環(huán)和普通保偏光纖環(huán)內(nèi)部的偏振交叉耦合強(qiáng)度分布，分析了光纖環(huán)中固定耦合點(diǎn)不同溫度下的偏振耦合強(qiáng)度變化。結(jié)果表明，在 -40 ℃~50 ℃的溫度條件下，保偏光子晶體光纖環(huán)偏振耦合強(qiáng)度最大變化率為0.97%；普通保偏光纖環(huán)偏振耦合強(qiáng)度的變化率為4.71%，約為保偏光子晶體光纖環(huán)的5倍。實(shí)驗(yàn)研究證明，光子晶體光纖環(huán)的偏振交叉耦合強(qiáng)度溫度穩(wěn)定性高于普通保偏光纖環(huán)的偏振交叉耦合強(qiáng)度的溫度穩(wěn)定性。
關(guān)鍵詞 相干光學(xué)；溫度特性；白光干涉法；偏振耦合強(qiáng)度；光子晶體光纖環(huán)
1 引 言
近年來，由于光子晶體光纖（PCF）具有高雙折射、溫度穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)等諸多優(yōu)于傳統(tǒng)光纖的優(yōu)點(diǎn)，其在光纖傳感領(lǐng)域尤其是光纖陀螺上的應(yīng)用已經(jīng)逐步成為研究熱點(diǎn)，并引起了國內(nèi)外眾多研究機(jī)構(gòu)的高度重視。
偏振誤差是陀螺中主要的非互易相位誤差，光纖環(huán)中的偏振交叉耦合情況是引起偏振誤差的因素之一，其穩(wěn)定性影響陀螺的精度和長期穩(wěn)定性。近幾年，各研究單位分別對保偏光纖環(huán)偏振耦合強(qiáng)度的溫度穩(wěn)定性、雙折射色散對偏振耦合強(qiáng)度的影響
等進(jìn)行了研究。在光子晶體光纖方面，北京航空航天大學(xué)的Ma等測試了全溫條件下雙折射的溫度特性。目前，對于光子晶體光纖環(huán)內(nèi)偏振交叉耦合強(qiáng)度的溫度穩(wěn)定
性研究尚未見報(bào)道。
本文利用白光干涉儀（OCDP）對采用四極對稱繞法繞制的光子晶體光纖環(huán)和普通保偏光纖環(huán)在不同溫度下的偏振交叉耦合分布進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
2 測量原理
基于白光干涉儀的白光干涉法（一種光學(xué)相干域的偏振測試技術(shù)）可實(shí)現(xiàn)光纖環(huán)對稱性的分析、光纖環(huán)內(nèi)部偏振交叉耦合的分布測量[。白光干涉儀(OCDP)采用白光干涉原理，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
展開 Rsoft是專門做光子晶體光纖仿真軟件，可以通過utility里面的Arrary Layout 來創(chuàng)建三維光子晶體光纖。建立三維模型時(shí)在Dimens中選擇選擇2Dxy。選擇BeamPROP模塊的波束包絡(luò)法對三芯光子晶體光纖進(jìn)行仿真，圖1為仿真模型，背景為熔融二氧化硅材料，紅色柱體為氣孔，黃色柱體為纖芯。中間纖芯為定為纖芯1，左邊纖芯定為纖芯2，右邊纖芯定為纖芯3。仿真時(shí)，光源的Type選擇為Fiber Mode，然后分別對1、2、3的纖芯路徑的能量進(jìn)行監(jiān)測。
圖1 三芯光子晶體光纖建模圖
如圖2,為三芯PCF的縱向功率分布圖，光源從纖芯1輸入波長為1550nm的光，通過仿真可以看出纖芯1的能量在向纖芯2、纖芯3耦合。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)對稱可以從數(shù)值仿真結(jié)果中得出纖芯2、纖芯3耦合的能量相同。當(dāng)給PCF一個(gè)彎曲量時(shí)纖芯2、纖芯3的能量曲線就不會重合。這是因?yàn)榫嚯x發(fā)生了改變。
圖2 縱向功率分布圖
圖3為模場分布圖，在開始傳輸時(shí)纖芯1的能量高，然后能量會耦合到另外兩個(gè)纖芯上。從圖3中可以看出能模態(tài)在纖芯間的耦合。
圖3 模場分布圖
通過軟件中的仿真1330~1700nm波長范圍內(nèi)纖芯1的透射光譜，仿真得到透射光譜有明顯的對比度。并且可以選擇波谷作為傳感的參考點(diǎn)，可以進(jìn)一步做溫度，磁場，曲率等的仿真，為實(shí)驗(yàn)提供理論支撐。
圖4 透射光譜
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展開 例如，在多核光子晶體光纖示例中，我們使用晶格副本來創(chuàng)建固體核光子晶體光纖的空氣孔的排列。然而，在某些應(yīng)用中，可能需要描述幾何圖形，這些圖形不能用簡單的圓、平行四邊形等表示，或者類似物體的復(fù)雜陣列非周期排列在規(guī)則網(wǎng)格中，需要晶格復(fù)制來實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，通常需要用任意邊界曲線來描述幾何對象，即一般多邊形。這就是本例的情況，其中光子晶體包層的內(nèi)部孔和中心孔形成復(fù)雜的形狀。其幾何結(jié)構(gòu)為中空光子晶體光纖，如下圖所示：
顯然，這個(gè)描述很難“手工”完成，輸入所有點(diǎn)的坐標(biāo)。相反，在JCMsuite的Matlab?接口的幫助下，建立一個(gè)復(fù)雜的幾何圖形和模擬運(yùn)行完成。
JCMsuite的Matlab?接口允許使用所謂的模板文件生成這樣復(fù)雜的文件。因此，可以將JCMsuite語句和Matlab語句進(jìn)行混合，例如，計(jì)算孔隙的點(diǎn)位置。Matlab循環(huán)允許在位移位置或修改形狀生成多個(gè)對象。關(guān)于該機(jī)制的完整描述可以在Matlab?Interface中找到，并且超出了本例的范圍，本例僅用于演示嵌入式腳本的能力。
這個(gè)例子的project.jcmp、 layout.jcm 和 materials.jcm文件包含了模板文件 ，就要添加一個(gè)“t”作為對應(yīng)模板的后綴。模板被設(shè)計(jì)成這樣一種方式，只需要定義幾個(gè)用戶定義的參數(shù)，如圓角、周期、包層環(huán)的數(shù)量等，就可以生成復(fù)雜的布局描述。這些主要的輸入?yún)?shù)是在run_project中設(shè)置的。m腳本。當(dāng)它在Matlab中執(zhí)行時(shí)，命令:
results = jcmwave_solve('project.jcmp', keys);
在run_project.m腳本內(nèi)將模板轉(zhuǎn)換為常規(guī)的JCMsuite輸入文件，網(wǎng)格劃分并布局，并運(yùn)行模擬。此外，腳本將結(jié)果結(jié)構(gòu)中存儲的特征值寫入控制臺。
計(jì)算得到的空心模式是雙重簡并的。
展開 例如，在多核光子晶體光纖示例中，我們使用晶格副本來創(chuàng)建固體核光子晶體光纖的空氣孔的排列。然而，在某些應(yīng)用中，可能需要描述幾何圖形，這些圖形不能用簡單的圓、平行四邊形等表示，或者類似物體的復(fù)雜陣列非周期排列在規(guī)則網(wǎng)格中，需要晶格復(fù)制來實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，通常需要用任意邊界曲線來描述幾何對象，即一般多邊形。這就是本例的情況，其中光子晶體包層的內(nèi)部孔和中心孔形成復(fù)雜的形狀。其幾何結(jié)構(gòu)為中空光子晶體光纖，如下圖所示：
計(jì)算得到的空心模式是雙重簡并的。下圖顯示了計(jì)算得出的模態(tài)強(qiáng)度(第一行)和相應(yīng)的向量場分布(第二行)。
在run_project.m腳本內(nèi)將模板轉(zhuǎn)換為常規(guī)的JCMsuite輸入文件，網(wǎng)格劃分并布局，并運(yùn)行模擬。此外，腳本將結(jié)果結(jié)構(gòu)中存儲的特征值寫入控制臺。
results = jcmwave_solve('project.jcmp', keys);
這個(gè)例子的project.jcmp、 layout.jcm 和 materials.jcm文件包含了模板文件 ，就要添加一個(gè)“t”作為對應(yīng)模板的后綴。模板被設(shè)計(jì)成這樣一種方式，只需要定義幾個(gè)用戶定義的參數(shù)，如圓角、周期、包層環(huán)的數(shù)量等，就可以生成復(fù)雜的布局描述。這些主要的輸入?yún)?shù)是在run_project中設(shè)置的。m腳本。當(dāng)它在Matlab中執(zhí)行時(shí)，命令:
JCMsuite的Matlab?接口允許使用所謂的模板文件生成這樣復(fù)雜的文件。因此，可以將JCMsuite語句和Matlab語句進(jìn)行混合，例如，計(jì)算孔隙的點(diǎn)位置。Matlab循環(huán)允許在位移位置或修改形狀生成多個(gè)對象。
展開 在這個(gè)例子中，我們計(jì)算光子晶體光纖(PCF)的本征模如下圖所示。橫截面上的大量空氣孔是使用Lattice Copies生成的，因此一個(gè)基本的幾何圖案可以在布局中放置幾次。
這個(gè)例子的計(jì)算模式很好地限制在被光子晶體圖案包圍的光纖的7芯內(nèi)。然而，我們要考慮到，由于主導(dǎo)波區(qū)域的折射率并不比外部大，輻射會泄漏到計(jì)算域的外部。因此，我們將透明邊界條件應(yīng)用到布局的外部邊界。
輸入文件所需的基本參數(shù)在基本示例傳播模式中進(jìn)行了描述。作為有效折射率的初始猜想，我們?nèi)≈禐閚eff=1.456略低于纖維材料折射率的值neff=1.4585.
下面的圖像顯示了對選擇的光纖計(jì)算后的模式強(qiáng)度：
在目前的PCF例子中，為了減少計(jì)算成本，應(yīng)用切向磁邊界條件似乎是合理的，因?yàn)殡妶鰪?qiáng)度向邊界迅速降低。此外，給定PCF的對稱性允許我們將計(jì)算域的大小減少到四分之一。
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光子晶體光纖的最新內(nèi)容
JCMsuite應(yīng)用：空心光子晶體光纖1個(gè)月前
例如，在多核光子晶體光纖示例中，我們使用晶格副本來創(chuàng)建固體核光子晶體光纖的空氣孔的排列。然而，在某些應(yīng)用中，可能需要描述幾何圖形，這些圖形不能用簡單的圓、平行四邊形等表示，或者類似物體的復(fù)雜陣列非周期排列在規(guī)則網(wǎng)格中，需要晶格復(fù)制來實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，通常需要用任意邊界曲線來描述幾何對象，即一般多邊形。這就是本例的情況，其中光子晶體包層的內(nèi)部孔和中心孔形成復(fù)雜的形狀。
JCMsuite應(yīng)用：空心光子晶體光纖1個(gè)月前
例如，在多核光子晶體光纖示例中，我們使用晶格副本來創(chuàng)建固體核光子晶體光纖的空氣孔的排列。然而，在某些應(yīng)用中，可能需要描述幾何圖形，這些圖形不能用簡單的圓、平行四邊形等表示，或者類似物體的復(fù)雜陣列非周期排列在規(guī)則網(wǎng)格中，需要晶格復(fù)制來實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，通常需要用任意邊界曲線來描述幾何對象，即一般多邊形。這就是本例的情況，其中光子晶體包層的內(nèi)部孔和中心孔形成復(fù)雜的形狀。
什么是波導(dǎo)？2個(gè)月前
光子晶體光纖
光子晶體是光波導(dǎo)的一個(gè)新興領(lǐng)域，因?yàn)樗鼈兊男袨榕c其它波導(dǎo)不同。其中，光不是通過波導(dǎo)的折射率來引導(dǎo)，而是通過光子晶體的結(jié)構(gòu)圖案來引導(dǎo)，因?yàn)楣獠荒艽┻^晶體本身。晶體的光子帶隙會阻擋光的某些波長，類似于半導(dǎo)體中的電子帶隙。光子晶體實(shí)際上是“光學(xué)半導(dǎo)體”。
在激光技術(shù)的發(fā)展歷程中，如何實(shí)現(xiàn)高亮度、高穩(wěn)定性的光束輸出一直是科研人員不懈探索的目標(biāo)。近日，美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校的研究團(tuán)隊(duì)在《IEEE PHOTONICS JOURNAL》上發(fā)表的一項(xiàng)研究，為這一領(lǐng)域帶來了突破性進(jìn)展。他們開發(fā)的弱反導(dǎo)雙腔光子晶體垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）陣列，通過創(chuàng)新性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電流耦合機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了超模式激光發(fā)射的大幅穩(wěn)定性提升，為高亮度光應(yīng)用開辟了新路徑。
激光亮度的挑戰(zhàn)與突破
JCMSuite應(yīng)用--多芯光纖8個(gè)月前
在本例中，我們計(jì)算了光子晶體光纖（PCF）的本征模，如下所示。利用晶格復(fù)制生成截面中的大量氣孔，從而該基本幾何圖案可以在布局中多次放置。
在這個(gè)例子中，計(jì)算出的模式被很好地限制在光子晶體圖案包圍的7芯光纖中。然而我們要考慮的是，由于主導(dǎo)波區(qū)的折射率小于外部的折射率，會輻射到計(jì)算域之外。
JCMSuite應(yīng)用--多芯光纖8個(gè)月前
在本例中，我們計(jì)算了光子晶體光纖（PCF）的本征模，如下所示。利用晶格復(fù)制生成截面中的大量氣孔，從而該基本幾何圖案可以在布局中多次放置。
在這個(gè)例子中，計(jì)算出的模式被很好地限制在光子晶體圖案包圍的7芯光纖中。然而我們要考慮的是，由于主導(dǎo)波區(qū)的折射率小于外部的折射率，會輻射到計(jì)算域之外。因此，我們將透明邊界條件應(yīng)用于布局的外部邊界。
連續(xù)體中的束縛態(tài)(BIC)由于其非輻射的特點(diǎn)已被證明是相關(guān)的在動(dòng)量空間中具有拓?fù)潆姾珊蜏u旋極化奇點(diǎn)。對于常規(guī)對稱的光子晶體板中，BIC被線極化遠(yuǎn)場所包圍，不利于高容量和多功能集成光學(xué)應(yīng)用。動(dòng)量空間中如何調(diào)控其周圍極化偏振是一個(gè)有趣的問題。
利用COMSOL來復(fù)現(xiàn)一篇國產(chǎn)小子刊，題為“Arbitrarily polarized bound states in the continuum with
JCMsuite應(yīng)用—單光子光源耦合至光纖9個(gè)月前
在本示例中，我們考慮將單個(gè)光子發(fā)射器耦合到光纖中。 有關(guān)系統(tǒng)和數(shù)值方法的詳細(xì)信息，請參見參考文獻(xiàn)[1]。
單光子源由一個(gè)嵌入在砷化鎵(GaAs)中制成的球形微透鏡中的量子點(diǎn)(QD)組成。底層的布拉格多層結(jié)構(gòu)將量子點(diǎn)發(fā)出的光反射回上半球。光被耦合到量子點(diǎn)上方的光纖中，該光纖由均勻的光纖芯和光纖包層組成(見下圖)。
JCMsuite應(yīng)用：光子晶體諧振腔光子晶體諧振腔9個(gè)月前
光子晶體(PhC)膜腔是集成光子學(xué)中實(shí)現(xiàn)緊湊光學(xué)元件的理想材料。功能可能包括激光器、開關(guān)或放大器。在案例中，計(jì)算了L5 PhC薄膜腔的基模。PhC板由一個(gè)被空氣包圍的薄介質(zhì)膜和在一個(gè)規(guī)則的、有限的、六邊形網(wǎng)格上穿孔的圓孔組成。對于L5腔，省略了沿裝置中心線的5個(gè)孔。共振模式被定位在缺失的孔隙處。因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)有三個(gè)對稱平面(x=0, y=0, z=0)，計(jì)算區(qū)域選擇為全結(jié)構(gòu)的1/8，在對稱平面上采用鏡像邊界條件
JCMsuite應(yīng)用：光子晶體諧振腔光子晶體諧振腔9個(gè)月前
光子晶體(PhC)膜腔是集成光子學(xué)中實(shí)現(xiàn)緊湊光學(xué)元件的理想材料。功能可能包括激光器、開關(guān)或放大器。在案例中，計(jì)算了L5 PhC薄膜腔的基模。PhC板由一個(gè)被空氣包圍的薄介質(zhì)膜和在一個(gè)規(guī)則的、有限的、六邊形網(wǎng)格上穿孔的圓孔組成。對于L5腔，省略了沿裝置中心線的5個(gè)孔。共振模式被定位在缺失的孔隙處。因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)有三個(gè)對稱平面(x=0, y=0, z=0)，計(jì)算區(qū)域選擇為全結(jié)構(gòu)的1/8，在對稱平面上采用鏡像邊界條件
