一種新型圓形摻雜光子晶體光纖負色散特性的分析

阮志強, 張磊, 趙欣瑜, 江興方

(常州大學微電子與控制工程學院, 江蘇 常州 213164)

0 引 言

隨著社會和互聯網經濟的發展,光纖通信已成為當今通信的主流。但是伴隨著人們對信息傳輸速率和通信量要求的日益增高,限制光纖應用的兩大難題(衰減和色散問題)也變得愈發尖銳,尤其是光纖密集型波分復用(DWDM)中的色散問題,極大地限制了光纖傳輸的容量。由于在同一介質中不同波長光波的傳播速度不同,引起脈沖展寬而產生色散,DWDM 系統主要應用于波長1550 nm 處[1?3],需要利用色散補償型光子晶體光纖(DCF)來進行色散補償,從而改善傳輸效率。

近年來,很多研究人員研究了DWDM 中的色散問題。Maji 等[4]于2016 年設計了一種雙芯的正方形包層的光子晶體光纖,發現其可在范圍1400 ～1600 nm 內實現有效的寬帶色散補償,色散系數可達到?2000 ps·nm?1·km?1左右;Zhang 等[5]為實現有效色散補償,開創性地設計了正八邊形的光子晶體光纖,其在傳輸波長1550 nm 處的負色散可以達到?1434.9 ps·nm?1·km?1左右。

本文運用有限元法對圓形結構的液體填充光子晶體光纖進行了色散補償研究,針對波長1550 nm 窗口的色散補償進行了詳細的數值計算與模擬。

1 光纖結構與色散計算方法

本研究所設計的圓形雙芯光子晶體光纖橫截面結構如圖1 所示,包層是分布在純硅背景下的直徑為d1的空氣孔構成的圓形格點。從中心向外的第一層、第二層、第四層、第五層和第六層按圓形排列,旋轉角度分別為60?、30?、14.4?、12?和10?,Λ 表示空氣孔層層間距,內芯為直徑為d2的摻雜區,折射率nL= 1.753,外芯是移去第三層的空氣孔的純硅環。……