温度调控零模间色散双空芯光子晶体光纤研究

"零模间色散双空芯光子晶体光纤的研究揭示了填充液态高折射率温敏物质后光纤的传输特性。通过全矢量有限元法（FEM）分析，发现光纤在温度变化下的耦合特性和模间色散特性具有显著特点。在特定温度下，耦合特性与波长的关系呈现先减弱后增强的趋势，模间色散出现过零点。这表明通过调整温度或占空比，可以在1.31 μm和1.55 μm的通信波段实现零模间色散，从而消除因模式间相位不匹配导致的脉冲失真，实现高效能的能量交换。" 本文深入探讨了双空芯光子晶体光纤（HC-PCF）的传输特性，特别是当其纤芯被液态高折射率的温敏材料填充时的情况。光子晶体光纤是一种先进的光纤结构，具有独特的光学性质，其内部结构允许光在空气孔隙中传播，而不是传统的玻璃介质中。当填充温敏物质时，光纤的性能会随环境温度的变化而改变。 利用全矢量有限元法进行数值模拟，作者研究了温度均匀变化时光纤的耦合特性和模间色散特性。耦合特性是指不同模式之间的能量交换，而模间色散则是不同传播模式之间由于相位差导致的时间延迟。结果表明，随着传输波长的增加，耦合特性初期减弱，随后增强，这一现象与波长和温度之间的关系密切相关。同时，光纤的模间色散有一个零点，这意味着在特定条件下，不同模式的传播速度可以变得相同，消除了色散效应。 这一发现对于光纤通信至关重要，因为在1.31 μm和1.55 μm的常用通信窗口实现零模间色散，可以极大地提高信号传输质量，避免脉冲失真。脉冲失真是由于不同模式的光波在传播过程中速度差异导致的，而零模间色散则可以确保所有模式的光波以相同的速度传播，从而实现能量的高效交换。 此外，通过调整光纤的温度或设计占空比（即空气孔洞相对于光纤总体积的比例），可以控制这种零模间色散的出现位置，以适应不同的通信需求。这项研究为优化光纤设计、提高光纤通信系统的性能提供了理论基础和实验依据，对光纤通信技术的进步具有重要意义。