Distributed cladding mode fiber-optic sensor
几十年来，对包层外物质的分析一直是光纤传感器界面临的挑战。常见的解决方案依赖于光在包层模式中的传播。然而，光与这些模式的耦合通常基于特定位置的永久光栅，这将传感器限制为仅点测量。在这项工作中，我们提出了动态的，随机访问耦合的标准光纤的核心和包层模式之间的光，在任意位置的短节。耦合是基于两个编码泵浦波和第三个光探测波的模间散射的布里渊动态光栅的刺激。所有的波都在核心模式下发射和收集。没有永久性光栅。周围介质的分布式传感演示2米的范围和8厘米的分辨率。测量区分纤维外的水和乙醇。包层外局部折射率的测量精度为0.004 - 0.0004折射率单位。
2020-11-03 physics.optics
Impact of core cladding boundary shape on the waveguide properties of hollow core microstructured fibers
在本文中，我们考虑了空芯波导微结构的空气芯模式和不同形状的芯包层边界壁之间的相互作用。分析是基于建立良好的模型，如反谐振反射光波导模型和第一次提出的模型。特别是，我们认为光的本地化的动态在dualcore包层边界壁依赖于其离散的旋转对称的类型。基于我们的研究结果，我们分析了负曲率空芯微结构光纤纤芯包层边界壁的光局域化机制。
2016-08-08 physics.optics
Temperature distribution inside a double-cladding optical fiber laser or amplifier
本文详细研究了双包层光纤激光器或放大器内部的温度分布。传统上，纤芯中的量子缺陷被认为是有源光纤中的主要热源。然而，来自信号和泵浦的寄生吸收的贡献也可能起重要作用，特别是对于低量子缺陷或辐射平衡的激光器和放大器。本文对芯层和内包层的加热贡献进行了一般性的考虑和分析。特别是，它表明，如果相对于周围环境的光纤的最大容许表面温度取为300摄氏度，以避免损坏光纤的外部聚合物包层，芯温度上升仅在0 - 5摄氏度的范围内相对于内包层的空气冷却的光纤。然而，对于水冷光纤，纤芯温度可能比内包层高50摄氏度，由于热光效应，可能会将单模纤芯变为多模。
2020-05-15 physics.app-ph physics.optics
Stopping light by an air waveguide with anisotropic metamaterial cladding
本文详细研究了具有空气芯和各向异性超材料包层的平板波导中的振荡模式。结果表明，在特定的介质结构下，这种空气波导可以支持慢波甚至停止的电磁波。我们提出了一个线性抽头波导结构，可以导致传播光完全停止。基于时域有限差分法的全波仿真结果验证了理论分析和所提出的波导。
2009-01-07 physics.optics
Analytical formulation of high-power Yb-doped double-cladding fiber laser
在这里，详细的形式主义，以实现高功率的损耗掺Yb石英光纤激光器的解析解。初步得到了无损耗光纤激光器的详细解决方案。其次，在无损光纤激光器解的基础上，得到了有损光纤激光器的解。为了检验无耗和有耗光纤激光器的解，将两组数值解与精确数值解进行了比较，结果吻合得很好。此外，实现最终解决方案的步骤和程序也得到了清晰准确的解释。
2020-02-24 physics.optics
Cladding mode coupling in highly localized fiber Bragg gratings: modal properties and transmission spectra
横向非均匀折射率光纤光栅的光谱特性与横向均匀折射率光纤光栅的光谱特性有很大的不同。研究了聚焦超短脉冲记录的非均匀和非对称光纤光栅的透射谱。这种FBG的包层模式谐振可以跨越频谱中的整个倍频程，并且非常明显（比20dB更深）。使用耦合模式的方法，我们计算的共振耦合的强度，发现更高的方位角阶的包层模式的耦合是非常敏感的修改在核心中的位置。利用这些特性可以精确控制这种反射，并可能导致许多新的传感应用。
2010-11-11 physics.optics
Watt-level ultrafast 1.75 μm laser system based on thulium-doped core and terbium-doped cladding fluoride fibers
FiberLabs Inc.（光纤实验室有限公司）
本文提出一种基于铥掺杂核心和铽掺杂包层氟化物光纤的瓦级超快1.75微米激光系统，利用受激拉曼散射生成种子脉冲，通过多级放大器放大孤子，最终获得217 fs压缩脉冲，输出250 nJ单脉冲能量，平均功率1 W。
2026-03-16 physics.optics
All-fiber laser pump reflector based on a fs-written VBG
报道了利用400 nm飞秒脉冲和相位掩模刻写技术在增益光纤的纯石英内包层中刻写啁啾体布拉格光栅。这种光纤组件的有用性被证明作为包层泵浦的全光纤激光器中的泵浦反射器。对于在高度多模的125微米光纤的包层中引导的剩余泵浦功率，实现了53%的反射率，允许光纤激光器腔中的显著泵浦再循环，从而优化了整体激光器性能。作为概念证明，在工作于1.6微米附近的25 W掺铒光纤激光器的输出处添加该泵浦反射器将其斜率效率根据发射的泵浦功率从17%增加到23%，具有将最佳增益光纤长度减少25%的有益效果。这种新的光纤激光器元件将对高功率包层泵浦光纤激光器系统的效率和成本产生重大影响。
2019-08-29 physics.optics
Enhanced optical nonlinearities in air-cladding silicon pedestal waveguides
光波导中的三阶非线性光学效应在光开关、光波长转换、光学频率梳产生和超快光信号处理等领域有着广泛的应用。因此，具有高非线性的集成波导平台的发展是非常重要的非线性集成光子学。在这里，我们报告的空气包层硅基座波导的非线性增强的观察。我们观察到增强的非线性光谱展宽相比，传统的绝缘体上硅波导。在中心波长为1555 nm处，空气包层硅基座波导的非线性折射率系数比传统的绝缘体上硅波导的非线性折射率系数大5%左右。我们观察到增强的光谱展宽从自相位调制的光脉冲在基座波导。光与基座结构中受限声学声子的相互作用产生较大的非线性折射率系数。实验结果与理论模型吻合较好。
2016-10-30 physics.optics
Small-core photonic crystal fibers with weakly disordered air-hole claddings
受Folkenberg等人最近实验工作的启发，我们考虑了小芯径光子晶体光纤中空气孔晶格中弱无序的影响。我们发现，对称性破缺导致高阶模式，具有通用的强度分布类似于标准光纤中发现的椭圆芯。这就解释了为什么最近报道的实验高阶模式的轮廓出现非常不同的数值计算的理想光子晶体光纤反转和六重旋转对称。将四个高阶模分成两组与观察到的这些模具有不同的截止值完全相关。
2003-11-21 physics.optics
Photonic crystal fiber with a hybrid honeycomb cladding
我们认为空气-二氧化硅蜂窝晶格，并证明了一种新的方法来形成的核心缺陷。通常，高折射率或低折射率纤芯是通过在晶格中添加高折射率区域或额外的空气孔（或其他低折射率材料）来形成的，但这里我们讨论如何通过操纵包层区域而不是纤芯区域本身来形成纤芯缺陷。锗掺杂的蜂窝晶格最近已被建议形成的光子带隙引导硅芯，在这里，我们实验证明如何引导硅芯的折射率可以通过氟掺杂的蜂窝晶格形成。
2004-01-29 physics.optics
High-temperature sensing using a hollow-core fiber with thick cladding tubes
本文提出一种含8根2.4 μm厚包层管的管状晶格空芯光子晶体光纤高温传感器，利用热光效应和热膨胀导致的透射带漂移，在室温至1085 ℃升降温过程中验证其传感能力。
2024-01-08 physics.app-ph physics.optics
Two-Step Tapering-Collapse Method Enables Element-Interdiffused Cladding for Enhanced Laser Amplification in Yb:YAG Single Crystal Fibers
College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology（国防科技大学高等交叉学院）；Nanhu Laser Laboratory, National University of Defense Technology（国防科技大学南湖实验室）；State Key Lab of Crystal Materials, Shandong University（山东大学晶体材料国家重点实验室）
本文提出一种两步梯度-坍缩法，通过元素互扩散在Yb:YAG单晶光纤上制备高质量包层，显著降低数值孔径并提升斜效率，为高性能包层单晶光纤提供有效途径。
2026-03-18 physics.optics
Integrated cladding-pumped multi-core, few-mode erbium-doped fibre amplifier for space-division multiplexed communications
空分复用（SDM），其中多模式和多芯光纤中的多个空间信道用于增加每根光纤的总传输容量，正在研究以避免数据容量紧缩并降低每传输比特的成本。随着SDM传输实验中采用的信道数量持续增加，需要可扩展的集成SDM组件。在这里，我们展示了包层泵浦SDM掺铒光纤放大器（EDFA），由六个非耦合多模掺铒光纤芯。每个纤芯支持三种空间模式，这使得EDFA能够用单个泵浦二极管同时放大总共18个空间通道，其复杂性类似于单模EDFA。该放大器在C波段上提供每核超过20 dBm的总输出功率和低于7 dB的噪声系数。这种包层泵浦的掺铒光纤放大器能够在多个多模光纤跨度上实现空分和波分复用的组合传输。
2017-03-19 physics.optics
Femtosecond Laser Engraved 2D Tunable Optofluidic Liquid Core/Air Cladding Channel Waveguides on PDMS
我们已经证明了二维液体基多模光波导结构的制造和表征的聚二甲基硅氧烷（PDMS）材料为基础的芯片。通过飞秒激光微加工工艺实现了两个单独的微结构的制造，一个具有14微米的宽度和27微米的深度，而另一个具有110微米的宽度和深度。染料溶液从一端到另一端穿过微结构;其中染料溶液充当芯，而PDMS和空气充当包层介质。优化了飞秒激光微加工工艺参数，包括激光功率、脉冲宽度、写入速度、聚焦光束尺寸等。通过频谱分析和模态分析，对液芯/空气包层波导的结构进行了验证。光学分析已经通过使用荧光耦合出填充有不同的染料溶液的波导结构。这些波导结构提供了强的光限制和染料溶液与泵浦光之间的强烈相互作用。所开发的微结构在强度、波长和光束尺寸方面是可调的。这种微结构可以在任何多功能芯片实验室设备中的芯片实验室微激光器和传感应用的设计和开发中实现。
2023-01-26 physics.optics
Ultra-low transmission loss (7.7 dB/km at 750 nm) inhibited-coupling guiding hollow-core photonic crystal fibers with a single ring of tubular lattice cladding
光子带隙（PBG）引导空芯光子晶体光纤（HC-PCF）的出现激发了引导具有低于常规阶跃折射率光纤的基本二氧化硅瑞利散射极限（SRSL）的衰减的光的希望。不幸的是，强的芯-包层光学重叠、二氧化硅包层支柱处的表面粗糙度和界面模式的存在的组合将1550 nm处的最低报告传输损耗限制为1.2 dB/km。这种希望最近通过在抑制耦合（IC）引导HC-PCF中引入内摆线核心轮廓（即负曲率）以及将它们的限制损失减少到使它们成为UV-VIS-NIR光谱范围中低于SRSL的光透射率的严重竞争者的水平而恢复。在这里，我们报告几个IC引导HC-PCF与内摆线核心轮廓和包层结构制成的一个单一的环从管状晶格。这些光纤在UV-VIS和NIR中进行引导，其中我们列出了一种在~750 nm处具有7.7 dB/km的创纪录传输损耗（仅比SRSL高出~2倍）的光纤，以及第二种具有从600到1200 nm的10-20 dB/km范围内的超宽基本频带的光纤。两种光纤都呈现出近单模引导和非常低的弯曲损耗灵敏度。结果表明，对于大于~1 μm的波长，透射极限由限制损耗决定，对于较短的波长，透射极限由表面粗糙度决定，因此表明，随着表面粗糙度的降低，可见光中远低于SRSL的透射损耗是可能的，这将开启第一个紫外低损耗光导的可能性。
2016-10-05 physics.optics
Impact of cladding elements on the loss performance of hollow-core anti-resonant fibers
了解包层管结构对整体波导性能的影响对于设计单模、宽带和超低损耗嵌套空芯反谐振光纤（HC-ARF）至关重要。在这里，我们彻底研究了当嵌套元素的几何形状是真实的（即，非理想）。有趣的是，它被发现的大小，而不是形状的嵌套元素，有一个主导作用的最终损失性能的HC-ARF。通过优化HC-ARF的自由设计参数，我们确定了一种独特的“V形”模式，用于抑制高阶模损耗。结果表明，5管嵌套式HC-ARF比6管嵌套式HC-ARF具有更宽的传输窗口和更好的单模工作特性。我们表明，可以显着改善的传播损耗，通过使用各向异性嵌套的反谐振管在径向方向上延长。我们的模拟表明，这种新型的光纤设计，在1.55 $μ$ m的传播损耗低至0.11 dB/km，可以实现。我们的研究结果提供了充分利用单模，宽带和超低损耗HC-ARF的设计见解。此外，所提出的光纤的非凡的光学性质可以有益于若干应用，例如未来的光通信系统、高能光传输、极端非非线性光学等。
2020-12-17 physics.optics
Hollow core Bragg fiber with antiresonant intermediate layer
本文用传输矩阵法计算了在空心纤芯和周期包层之间有明显中间层的光纤的光学特性。周期性包覆层由两种类型的交替层组成。中间层具有不同的厚度和折射率。根据这些参数，光纤可以工作在单模或多模状态。在多模模式下，增加膜层厚度可以减小最小损耗模式的光损耗。在单模区，光损耗随中间层折射率的增加而减小。光纤的光学特性由中间层的反共振反射和周期包层的布拉格反射决定。通过选择中间层的参数，可以使光纤在单模区的光损耗比传统布拉格光纤的光损耗降低一个数量级。
2016-12-20 physics.optics
Laser Cooled High-Power Fiber Amplifier
建立了激光冷却连续波光纤放大器的理论模型。放大过程发生在氟化物ZBLAN（ZrF 4-BaF 2-LaF 3-AlF 3-NaF）玻璃光纤的Tm 3+掺杂纤芯中。冷却过程发生在Yb 3+：ZBLAN光纤包层中。结果表明，对于每个值的泵浦功率和放大的信号有一个沿光纤放大器的长度，这提供了它的无热操作的Tm 3+的浓度分布。研究了当光纤包层中Tm ~（3+）离子分布固定时，放大信号值的微小偏差对光纤温度的影响。
2009-01-03 physics.optics
Two-wire Terahertz Fibers with Porous Dielectric Support
描述了一种新颖的等离子体太赫兹光纤，其特征在于通过用作机械支撑的多孔电介质包层保持在适当位置的两条金属线。这种设计对于实际应用比经典的两金属线THz波导更方便，因为它允许直接操纵光纤而没有扰动其芯引导模式的风险。毫不奇怪，这种光纤的光学特性劣于经典的双线波导，这是由于线间间隙附近存在有损耗的电介质。同时，复合纤维在操作带宽和较低色散方面都优于相同几何形状的多孔纤维。最后，通过增加包层孔隙率，可以一致地改善复合纤维的光学性能。
2013-03-11 physics.optics
Suspended core subwavelength fibers: practical designs for the low-loss terahertz guidance
在这项工作中，我们报告了两个设计的亚波长光纤封装的实际太赫兹波波导。我们描述的制造，建模和表征的微结构聚合物光纤具有一个亚波长大小的核心悬浮在一个大的多孔外包层的中间。这种设计允许方便地处理亚波长光纤，而不会扭曲它们的模式分布。此外，气密多孔包层用作纤芯的天然外壳，从而避免了对用于湿气净化气氛的庞大外部外壳的需要。采用钻孔和堆积相结合的方法，获得了外径分别为5 mm和3 mm的150 μm和900 μm的悬浮固体芯和悬浮多孔芯光纤。使用太赫兹近场显微镜设置的光纤光学特性和近场成像的导模进行表征。在光纤输出端的模式分布的近场成像证实了这种波导的有效单模行为。悬芯光纤表现出从0.10 THz到0.27 THz（较大芯）和从0.25 THz到0.51 THz（较小芯）的宽带传输。由于在多孔包层中引导的大部分功率，证明了低至0.02 cm-1的光纤传播损耗。低损耗制导与隔离于环境扰动的纤芯相结合，使这些全介质光纤适用于实际的太赫兹成像和传感应用。
2011-02-22 physics.optics
Generation of cylindrically symmetric modes and orbitalangular momentum modes with tilted optical gratings inscribed in high numerical aperture fibers
高数值孔径光纤可以有效地抑制高阶线偏振模的简并。研究了两种高NA光纤的简并消除，低折射率包层光纤和高折射率芯光纤。裸芯光纤与低折射率包层一样，理论上可以用于产生轨道角动量模（OAMM）HE21和圆柱对称模（CSM）TM01和TE01。类似地，可以使用结合有高对比度折射率结构的高折射率芯光纤来获得OAMM HE31。CSM和OAMM两者的产生需要倾斜的光栅以将基本芯模HE11耦合到这些模中。该方法可以简便、直观地计算出光栅条纹的倾角和调制周期。
2019-12-02 physics.optics
The core modes of all solid photonic band gap fibers as bound states in the continuum
本文提出了一种新的全固态光子带隙光纤的面外带隙形成假说。首先，考虑了包层中单个介质棒连续模谱激发的结果，即芯模的形成过程。结果表明，只要满足传播常数的相位匹配条件，纤芯模可以看作是从连续介质中解耦出来的一组辐射模的横向共振。将全固态光子带隙光纤中芯模的形成与光子学中连续介质中束缚态的形成进行类比。基于这些结论，可以解释具有无序包层结构的全固态光子带隙光纤的导光特性和小折射率（1%）全固态光子带隙光纤准三维光子带隙的形成。
2012-09-11 physics.optics
Air-clad fibers: pump absorption assisted by chaotic wave dynamics?
波混沌是一个在包层泵浦光纤激光器和光纤放大器的双包层光纤设计中已被证明实用的概念。在一般情况下，经典的混沌几何形状将有利于强泵浦吸收，我们解决的程度，在典型的空气包层几何形状的混沌波动。虽然空气包层结构支持超波长凸空气玻璃界面（从高折射率侧观察）将促进混沌动力学，但我们发现在空气包层结构中类似于整体圆柱对称的规则回音壁模式的指导。因此，高度对称的空气包层结构可以将泵浦吸收效率η抑制在与Ac/Acl成比例的各态历经比例定律η以下，其中Ac和Acl分别是稀土掺杂芯和包层的面积。
2007-07-09 physics.optics
Opto-Mechanical Interactions in Multi-Core Optical Fibers and Their Applications
包含多芯的光纤正朝着空分复用光通信网络中的容量增强的方向发展。在许多情况下，光纤被设计用于芯之间的光功率的可忽略的直接耦合。然而，芯仍然嵌入在单个机械统一的包层中。由光纤包层几何形状支持的弹性（或声学）模式与多个芯重叠。声波可以通过电致伸缩在任何芯中被光激发。一旦被激发，声波也可以在其他芯中引起对光波的光弹性扰动。这种光-机械耦合引起芯间交叉相位调制效应，即使在直接光学串扰非常弱时也是如此。交叉相位调制频谱达到数百兆赫的频率。它可能由离散和狭窄的峰组成，也可能变得准连续，这取决于几何布局。在谐振频率的效果的幅度是可比的芯内交叉相位调制由于克尔非线性。两个潜在的应用被证明：单频光电振荡器，不需要射频电滤波器，和点传感的多芯光纤的包层外的液体，在那里光不能到达。
2020-11-03 physics.app-ph physics.optics
Highly Sensitive Dual-Core Photonic Metal Fiber
本研究提出一种填充甲苯和乙醇的全固态包层双芯金属光纤（DC-MF）用于温度传感，数值仿真表明其在0至70 C和-80至0 C范围内平均灵敏度分别达-11.64和-7.41 nm/C，且对静水压力不敏感。
2023-08-02 physics.app-ph physics.optics
Single-polarization Hybrid Hollow-core Anti-resonant Fiber Designs at 2 $μ$m
在这封信中，据我们所知，一种新型的空芯抗谐振光纤（HC-ARF）的设计，使用混合二氧化硅/硫族化物包层，单偏振，高双折射，并在2 $μ$ m波长的无限单模操作。我们发现，在包层中的硫属化物层的列入允许强烈的抑制$x$ -极化，同时保持低的传播损耗和单模传播的$y$ -极化。优化的HC-ARF设计包括低传输损耗、高双折射和偏振消光比（PER）或损耗比分别为0.02 dB/m、1.2 $\times$ 10 $^{-4}$、>550的组合，而$x$偏振损耗>20 dB/m。所提出的光纤还可以盘绕成小的弯曲半径，同时保持$\approx$ 0.01- 0.1 dB/m的低弯曲损耗，并且可以潜在地用作基于不同间隙间隔和弯曲条件的偏振滤波器。
2023-03-16 physics.optics
Reverse energy flows: the physical mechanism underling dramatic reduction of loss in hollow-core fibers
本研究揭示了空芯光纤中毛细管形状通过控制径向能量回流影响光限制与泄漏的物理机制，结合奇异光学与能流分析，为实现低损耗光纤设计提供了新途径。
2025-09-13 physics.optics
Effect of anti-crossings with cladding resonances on ultrafast nonlinear dynamics in gas-filled PCFs
在空芯抗共振反射光子晶体光纤中，基导模和芯壁共振之间的光谱反交叉改变了色散。在这里，我们研究这种色散变化对超短脉冲的非线性传输和动力学的影响。我们发现它通过四波混频和色散波发射的组合引起窄光谱峰的发射。我们进一步研究了反交叉对非线性脉冲传播的影响，并表明它们的影响可以通过调整芯壁厚度以使反交叉在光谱上远离泵浦波长来最小化。
2017-10-04 physics.optics
Development of Photonic Crystal Fiber Based Gas/ Chemical Sensors
开发能够实时检测分析物的高灵敏度和小型化传感器是非常可取的。目前，基于光子晶体光纤（PCF）的有毒或无色气体检测、空气污染监测、有害化学品、压力、应变、湿度和温度传感器由于其结构紧凑、响应速度快和有效的光控制能力而迅速增加。通过改变光子晶体光纤的结构参数和芯包层材料，可以控制光纤中的传播光，从而显著增强倏逝场，这是光子晶体光纤气体/化学传感器的主要组成部分。本章的目的是（1）描述基于PCF的气体/化学传感器的原理操作，（2）讨论用于光学传感器的重要PCF特性，（3）广泛地讨论基于不同类型的微结构光纤的气体/化学传感器，（4）研究不同芯-包层形状和光纤背景材料对传感性能的影响，以及（5）强调基于PCF的气体/化学传感器的主要挑战和可能的解决方案。
2018-01-03 physics.app-ph physics.optics
Effective area of photonic crystal fibers
研究了包层中含有三角形空气孔晶格的光子晶体光纤的有效面积A_eff。它首先是非线性背景下的一个重要量，但它也与泄漏损耗、宏观弯曲损耗和数值孔径有关。还可以通过比较不同模式的有效面积来研究PCF中的单模与多模操作。我们报告了大量的数值研究与不同的空气孔大小的光子晶体光纤。我们的结果可以缩放到一个给定的间距，从而提供了一个通用的地图的有效区域。我们还使用有效面积的概念来计算单模和多模操作的制度之间的“相”边界。
2002-04-02 cond-mat physics.optics
Quantitative broadband chemical sensing in air-suspended solid-core fibers
我们展示了一个定量的宽带光纤传感器，在空气悬浮的实芯光子晶体光纤的包层孔的倏逝场传感的基础上。我们讨论的制造过程中，连同一系列不同的光纤的结构和光学特性。测量的模式配置文件是在没有自由参数的有限元法计算的良好协议。中空包层中的光的分数可以通过光纤的芯直径来调谐。色散测量与理论非常一致，并证明了通过纤芯直径调谐零色散波长。利用一般参数图讨论了吸收式传感器的最佳设计参数。根据我们的分析，我们估计，与标准比色皿测量相比，灵敏度增加三个数量级是可行的。我们的研究适用于液体和气体光纤传感器。通过测量氯化镍水溶液的宽吸收峰，我们证明了我们的结果对液体化学传感的适用性。我们发现惊人的协议与标准比色皿中测量的参考光谱，即使样品体积已减少了三个数量级。我们的研究结果表明，空气悬浮固体芯光子晶体光纤可以用于定量宽带化学传感测量。
2007-12-16 physics.optics
Low-loss criterion and effective area considerations for photonic crystal fibers
本文研究了三角形空气孔包层的无限长单模全硅光子晶体光纤。我们考虑纵向非均匀性的敏感性和实现低损耗大模面积光子晶体光纤的后果和限制。我们还讨论了主要的散射机制和实验，我们证实，宏观和微观弯曲可以是限制因素。
2003-02-21 physics.optics
High-efficiency broadband fiber-to-chip coupler using a 3D nanoprinting microfiber
提出利用3D纳米打印高折射率微光纤连接锥形光纤与倒锥形SiN波导，仿真实现97%耦合效率和768 nm的1-dB带宽。
2023-03-23 physics.app-ph physics.optics
Low-loss single-mode hybrid-lattice hollow-core photonic crystal fiber
最近在超低损耗抑制耦合（IC）空芯光子晶体光纤（HCPCF）方面的显著表现使其成为下一代长距离纤维光学系统的重要候选者。这一前景的障碍，以及需要稳定和高质量光束传输的短程应用（如微机械加工），是设计和制造结合超低损耗，真正和强大的单模和偏振保持操作的IC引导光纤的挑战。到目前为止提出的设计解决方案需要在低损耗和真正的单模性之间进行权衡。在这里，我们提出了一个新的概念，IC HCPCF获得低损耗和有效的单模操作。光纤被赋予一个混合包层组成的Kagome管状晶格（HKT）。这种微结构包层的新概念可以显着降低限制损耗，同时保持真正和强大的单模操作。实验结果表明，HKT-IC-HCPCF在1050 nm处的最小损耗系数为1.6 dB/km，对于10 m长的光纤，高阶模消光比高达47.0 dB。通过移动光纤和改变耦合条件来测试光纤单模性的鲁棒性。本文提出的设计为实现HCPCF开辟了一条新的途径，该HCPCF将鲁棒的超低损耗传输和单模波束传输相结合，并为IC制导的理解提供了新的见解。
2020-06-11 physics.optics
Applying tiling and pattern theory in the design of hollow-core photonic crystal fibers for multi-wavelength beam guidance
我们展示了如何应用平铺和图案理论设计空芯光子晶体光纤，并在多个带隙中引导光。通过在单个[$3^6$; $3^2$]中组合两种不同的玻璃顶点。$4.3.4$] 2-均匀平铺，支持具有基波、二次和三次谐波波长的传输区域。这种包层设计也可能是用于Er/Yb、Nd：YAG和Ti：Sapphire激光源的高功率光束传输的优秀候选者。
2019-10-23 physics.optics
Emergence of geometrical optical nonlinearities in photonic crystal fiber nanowires
我们证明了解析和数值分析，一个亚波长的芯电介质光子纳米线嵌入在一个适当设计的光子晶体光纤包层显示出一种以前未知的非线性（其大小是强烈依赖于波导参数）的证据，它作用于孤子，以大大减少其拉曼自频移。利用矩量法从间接脉冲负啁啾和展宽的角度解释了这一现象。我们的结论得到了详细的数值模拟的支持。
2010-02-21 physics.optics
Temperature-Dependent Group Delay of Photonic-Bandgap Hollow-Core Fiber Tuned by Surface-Mode Coupling
表面模是光子带隙空芯光纤（PBG-HCF）纤芯-包层界面处的高度空间局域化模。当与SM耦合时，芯中的空气模式（AM）尽管在光谱上在包层光子带隙内，但将遭受更高的损耗，并且将在避免的交叉（反交叉）波长周围高度色散。在本文中，我们数值计算表明，这种避免交叉可以发挥重要的作用，在PBG-HCF的AM群延迟的温度依赖性的调谐。在较高的温度下，热光效应和热膨胀都有助于避免交叉波长的红移，从而引起AM色散的温度依赖性。数值模拟结果表明，避免交叉的红移可以显著地调谐PBG-HCF的热延迟系数（TCD），从-400 ps/km/K到400 ps/km/K，约为-120 ppm/K到120 ppm/K。与通过光子带隙的热诱导红移的已知调谐机制[Fokoua等人，Optica 4，659，2017]，通过SM耦合对TCD的调谐呈现出更宽的调谐范围和更高的效率。我们的研究结果将为PBG-HCF的设计提供一条新的途径，用于传播时间敏感的应用。
2021-09-10 physics.optics
Poor-man's model of hollow-core anti-resonant fibers
我们研究了各种方法来扩展简单的分析毛细管模型来描述反谐振空芯光纤的色散和损耗，而不需要在所需的波长范围内进行详细的有限元模拟。该Poor-man模型可以用单个拟合参数相当准确地模拟来自全有限元模拟的色散和损耗谐振和反谐振。由于该模型的分析基础，很容易探索芯尺寸和包层壁厚度的变化，因此应该提供一个有价值的工具，数值模拟的充气空芯光纤的超快非线性动力学。
2018-06-28 physics.optics
Sensitivity of Confinement Losses in Optical Fibers to Modeling Approach
本文研究了光纤建模中计算边界位置和外包层区域设置对模式限制损耗计算结果的影响，发现仅改变边界所在材料区域即可导致同一光纤设计出现显著不同的损耗分布，并据此提出了改进建模的建议。
2023-03-10 math.AP physics.optics
Towards Ultra-Large Bandwidth and a New Class of Specialty Optical Fibers
我们提出了一个方案，以提高有效的光子带宽利用带隙重叠的同阶或不同的顺序，通过明智地选择非周期性的几何形状是空间维。为了实现这一方案，我们设计了一种特殊的光纤混合啁啾包层。我们设计的光纤提供了~ 3微米的超宽光子带宽。该结构的较低色散行为在~ 2.7微米处具有零色散的特征。所提出的两种材料的全固态光纤的几何形状是基于热兼容的硫族化物玻璃，GeAsSe和AsSe分别作为低和高指数。通过这些特种光纤，证明了在某些条件下具有较小失真的短脉冲的有效传输和特定脉冲的增强频率展宽。
2017-04-19 physics.optics
Ultra-large bandwidth hollow-core guiding in all-silica Bragg fibers with nano-supports
我们展示了一类新的空芯布拉格光纤，它是由同心圆柱形的二氧化硅环分离的纳米级的支持桥梁。我们从理论上预测和实验上观察到空芯约束在倍频程的频率范围。这种新型布拉格光纤的带隙波导带宽超过了文献中报道的其他空芯光纤。由于只有三个环的二氧化硅包层，这些布拉格光纤实现了1 dB/m量级的传播损耗。
2004-07-20 physics.optics
Topological photonic crystal fibers and ring resonators
研究了包层的奥布里-安德烈-哈珀调制引起的光子晶体光纤和环形谐振腔的拓扑特性。我们发现非平凡的差距和边缘状态在不同的陈数区域之间的接口。我们用精确的递推方法计算了场分布和本征值色散。与传统的圆形谐振器和光纤相比，所提出的结构具有拓扑保护功能，因此对不关闭间隙的局部扰动具有鲁棒性。这些拓扑光子晶体光纤在给定的径向距离处维持强场局域化和能量集中。作为一种拓扑结构的导光和陷光器件，它们可以为传统光学器件带来许多不可实现的基础和应用机会。
2019-09-04 physics.optics
The effect of the spin and orbital parts of the Poynting vector on light localization in solid core microstructured optical fibers
实芯微结构光纤（SC MOFs）的光学特性已经研究了很长时间。芯模的能量流出过程总是与芯模场在从光子晶体包层反射下的相长干涉过程相关联。在本文中，我们希望提供一个新的视角在SC MOFs的核心光局域化的行为相关的坡印廷矢量这些核心模式和奇异性产生的自旋和轨道部分。
2022-08-23 physics.optics
Polarization-Differential Loss Enabled High Polarization Extinction in Hollow-Core Fibers
Guangdong Provincial Key Laboratory of Optical Fibre Sensing and Communication, Institute of Photonics Technology, Jinan University（暨南大学光子技术研究所广东省光纤传感与通信重点实验室）；College of Physics & Optoelectronic Engineering, Jinan University（暨南大学物理与光电工程学院）；Linfiber Technology (Nantong) Co., Ltd.（林菲科技（南通）有限公司）；Pengcheng Laboratory（鹏城实验室）
本文提出在空心纤芯光纤中嵌入极化差损机制，以实现高偏振灭绝比，解决现有光纤在传播或机械扰动下偏振灭绝比迅速恶化的难题。
2025-12-30 physics.optics
Air-core photonic band-gap fibers: the impact of surface modes
我们研究了Smith等人[Nature 424，657（2003）]最近报道的低损耗光子带隙光纤的色散和泄漏特性。我们发现表面模对基模的色散和泄漏特性都有很大的影响。我们的色散结果与Ouzounov等人[Science 301，1702（2003）]最近报道的色散曲线定性一致，尽管我们的结果表明，观察到的长波长异常色散是由于避免交叉（与表面模式），而不是由包层的光子带隙边界引起的带弯曲。
2004-01-16 physics.optics
Mode areas and field energy distribution in honeycomb photonic bandgap fibers
研究了包层为蜂窝状空气孔结构、纤芯为空气孔的石英基光子带隙光纤的场能量分布和有效模面积。我们提出了一个通用的有效面积的定义，适合手头的问题，并比较结果的光子带隙光纤的折射率引导微结构光纤。虽然蜂窝光子带隙光纤中的大部分场能被发现驻留在二氧化硅中，但相当大的一部分（高达~30%）可以位于气孔中。这种特性可能表明这种光纤对于传感器应用特别感兴趣，特别是那些基于非线性效应或与玻璃中其他结构（例如布拉格光栅）相互作用的应用。
2003-07-16 physics.optics
Background-penalty-free waveguide enhancement of CARS signal in air-filled anti-resonance hollow-core fiber
本文研究了空气填充反共振空芯光子晶体光纤中的相干反斯托克斯拉曼光谱。我们比较的振动相干反斯托克斯拉曼信号的N $_2$，在2331厘米$^{-1}$，在环境空气中产生的（没有纤维存在），在一个2.96厘米的旋转光纤中产生的。我们发现，由于增加了相互作用路径，在光纤中产生的信号增强了170倍。值得注意的是，在旋转光纤中获得的N $_2$信号显示出近零的非共振背景，这是由于激光场和光纤包层之间的重叠接近零。通过我们的研究，我们发现旋转光纤的特性使其成为一个理想的候选人的相干拉曼光谱信号增强。
2022-06-23 physics.optics
An all-fiber laser oscillating directly at single TE01 mode through ring-core fibers
柱面矢量光束由于其独特的偏振特性和光场分布而具有广泛的应用前景。首次提出了一种不带偏振控制器的方位偏振光纤激光器，并进行了实验验证。该方案基于自行设计的环芯光纤和横模滤波器。环芯光纤可以打破LP 11模的简并，使TE 01模在光纤激光器中稳定传输。在环形芯光纤的包层表面镀一层铝膜制成的反射镜，可以有效地抑制TE 01模以外的模。该光纤激光器可稳定工作在TE 01模，30dB线宽为0.18nm，具有保偏特性。该研究为CVBs光纤激光器的实际应用开辟了一条新的途径。
2018-11-10 physics.optics
Terahertz Waveguiding in Silicon-Core Fibers
我们建议使用硅芯光纤太赫兹（THz）波导的应用。基于具有硅芯和二氧化硅包层的圆柱形波导进行了时域差分模拟。高电阻率硅在0.1 - 3 THz范围内具有平坦的色散，使其适用于可调谐窄带CW THz和可能的宽带皮秒脉冲THz辐射的传播。模拟结果给出了传输动力学和积分光强，并从中提取了横模分布和吸收长度。发现对于140 - 250微米的芯直径，模式主要限于芯，使得总吸收率仅略小于块状多晶硅。
2013-05-02 physics.optics
Design and optimization of tapered structure of near-field fiber probe based on FDTD simulation
采用时域有限差分法模拟了光在具有小金属孔径的锥形近场光纤探针中的传输。通过对锥形金属包层波导和连接光纤波导的大体积模拟，说明了这些导模之间的耦合以及孔径附近的电场分布。再现了双锥形探针的高收集效率，并归因于截止区的缩短和与光纤的导模的有效耦合。还研究了效率对锥形结构参数的依赖性。
2000-10-05 physics.ins-det physics.optics
Mode mixing in asymmetric double trench photonic crystal waveguides
从理论和实验两方面研究了一种新型的双沟槽波导的波导特性，这种波导是在绝缘体上硅（SOI）晶片上形成的二维光子晶体（PhC）平板中嵌入传统的单模条形波导。我们表明，相对低损耗（50 dB/cm）波导的带宽显着扩大到250 nm，几乎覆盖了所有的光子带隙，由于近线性色散的TE类波导模式。然而，平坦的透射光谱被许多窄阻带打断。我们发现，这些阻带可以归因于TE类（正宇称）和TM类（负宇称）模式之间的反交叉。这种效应是波导的强不对称性的直接结果，波导具有空气的上包层和氧化物的下包层。据我们所知，这是第一次演示的影响，包层不对称的传输特性的PhC平板波导。
2003-12-18 physics.optics
Optical capillary-based interferometric sensor for detection of gas refractive index
在本文中，我们报告了一种基于毛细管的M-Z干涉仪，可用于精确检测气体样品的折射率变化。这种传感机制非常简单。通过将相干激光束分别耦合到毛细管的包层和芯，同时激发毛细管的包层和芯模。当从纤芯透射的光与从包层透射的光发生干涉时，将产生干涉图。填充纤芯的空气的折射率的变化导致纤芯和包层模式之间的相位差的变化，从而使干涉条纹移位。使用光电二极管和窄缝，我们可以分析条纹位移。该传感器的分辨率为1*10-8 RIU，与文献报道的其他干涉传感器的最高分辨率相当。最后，我们还分析了传感器的温度交叉灵敏度。我们的传感器的优点包括非常低的成本，高灵敏度，简单的传感机制，易于制造。
2020-01-10 physics.app-ph physics.optics
The design optimization and experimental investigation of the 4420 nm Raman laser based on hydrogen-filled revolver silica fiber
空芯旋转光纤的光学特性的数值研究取决于各种参数：空芯直径，毛细管壁厚度，毛细管之间的最小间隙的值，在包层中的毛细管的数量和玻璃的类型（二氧化硅和硫属化物）。初步的，类似的计算是空心光纤的简单模型。在此基础上，确定了用于拉曼激光频率转换（1560 nm ~ 4420 nm）的旋转光纤的最佳设计方案。实现了基于充氢旋转石英光纤的高效纳秒脉冲4420 nm拉曼激光器。量子效率高达36%，输出平均功率高达250 mW。
2018-02-16 physics.optics
