1.55 μm波段高效低损耗八边形光子晶体光纤的设计与性能

本文主要探讨了一种在1.55 μm波长处展现出优异性能的八边形实心光子晶体光纤的设计与优化。设计的核心是通过构建八角格子结构的圆形空气孔，形成光子晶体光纤，目标是提高其非线性特性同时保持低损耗和良好的模场约束能力。研究者采用全矢量有限元法，这是一种精确模拟光学系统的数值方法，结合完美匹配层吸收边界条件，对光纤的纤芯材料折射率、非线性系数以及限制损耗进行了深入的数值模拟分析。 模拟结果显示，当光纤参数d1和d2分别设定为0.77 μm和0.86 μm时，该光纤表现出显著的优点。在1.55 μm的特定波长下，非线性系数达到了37.6 km^-1·W^-1，这是一个较高的值，意味着它在处理高强度光信号时能展现更强的非线性效应，这对于光纤通信系统中的功率放大和光开关等应用至关重要。此外，限制损耗被减低到了0.7×10^-17 dB/km，这意味着光纤在传输过程中信号损失极小，有利于长距离、高质量的信息传输。 有效模面积和模场分布也是衡量光纤性能的关键因素。由于八边形实心光子晶体光纤设计的优势，其有效模面积得以优化，这有助于减少模式间的相互干扰，从而提高信号的传输效率。良好的模场约束能力意味着光纤内部的光场分布均匀，减少了能量泄露，进一步提升了光纤的整体性能。 总结来说，这项研究通过创新的光子晶体结构设计，成功地开发出了一种在1.55 μm波长下具有高非线性和低损耗特性的光纤，这对于推动光纤通信技术的发展和应用有着重要的意义。这种新型光纤可能在高速数据传输、光纤激光器、光纤传感等领域展现出广阔的应用前景。