杨 静,施伟华

(南京邮电大学光电工程学院,南京 210003)

新型双模光子晶体光纤的平坦色散特性分析

杨 静,施伟华

(南京邮电大学光电工程学院,南京 210003)

设计了一种具有色散平坦特性的双模PCF(光子晶体光纤),采用全矢量FEM(有限元法)计算了光纤的模式及色散特性,分析了光纤结构对色散平坦性的影响。结果表明,当PCF的孔间距Λ=10μm,相对孔径d1/Λ=0.55、d2/Λ=0.65和d3/Λ=0.75时,基模和二阶模的限制损耗均小于1 dB/m,两种模式的有效折射率差值Δneff＞10―3,实现了稳定的双模传输。在C波段,色散斜率介于―0.012 36～0.321 91 ps/(nm2·km)之间,波长1 550 nm处,基模和二阶模的色散斜率分别为0.093 80和0.038 97 ps/(nm2·km),实现了C波段的平坦色散。

少模光纤;光子晶体光纤;有限元法;色散

0 引 言

WDM(波分复用)是扩充光网络传输系统通信容量的主要技术,但以单模光纤为主要传输媒介的WDM系统的非线性容忍度小,使得其传输容量越来越接近香农极限[1]。为了减小光纤的非线性,克服光纤通信的容量限制,引入了基于少模光纤的MDM(模分复用)技术[2]。

PCF(光子晶体光纤)因其独特的光学特性和灵活的结构设计,为少模光纤的设计提供了新的思路。2012年,Takayoshi Mori[3]等通过优化结构,实现了多种模式传输的少模PCF,但在工作区域存在严重的模式串扰,存在模式不稳定的问题。另外,色散作为通信光纤的重要性能指标[4],在少模PCF中鲜有研究。因此,如何获得稳定的低损耗模式传输及平坦的色散特性是设计少模PCF的关键。

本文设计了一种双模PCF,通过合理地控制光纤结构参数,实现了稳定的双模传输,通过全矢量FEM(有限元法)研究了双模PCF的限制损耗、有效模场面积和色散特性,并分析了PCF结构参数对色散特性的影响,从而进一步优化光纤。……