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基于C-lens的光子带隙光纤准直器传输特性

李彦 赵远 徐小斌 蔡伟

李彦, 赵远, 徐小斌, 等 . 基于C-lens的光子带隙光纤准直器传输特性[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(8): 1517-1522. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0581
引用本文: 李彦, 赵远, 徐小斌, 等 . 基于C-lens的光子带隙光纤准直器传输特性[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(8): 1517-1522. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0581
LI Yan, ZHAO Yuan, XU Xiaobin, et al. Propagation characteristics of photonic bandgap fiber collimator with C-lens[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(8): 1517-1522. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0581(in Chinese)
Citation: LI Yan, ZHAO Yuan, XU Xiaobin, et al. Propagation characteristics of photonic bandgap fiber collimator with C-lens[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(8): 1517-1522. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0581(in Chinese)

基于C-lens的光子带隙光纤准直器传输特性

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0581
基金项目: 

国家自然科学基金 61575012

国家自然科学基金 61575013

详细信息
    作者简介:

    李彦   女博士, 讲师。主要研究方向:光纤传感器、光纤陀螺等

    赵远  男,硕士研究生。主要研究方向:光子晶体光纤光器件、光纤陀螺等

    通讯作者:

    李彦, E-mail: li_yan@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: TN741

Propagation characteristics of photonic bandgap fiber collimator with C-lens

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 61575012

National Natural Science Foundation of China 61575013

More Information
  • 摘要:

    研究了一种基于C-lens的光子带隙光纤准直器,由于光子带隙光纤准直器光纤端面没有反射,相比普通光纤准直器,其传输矩阵将发生变化。从高斯光束单透镜成像的一般模型出发,利用矩阵光学,在子午面和弧矢面推导了光线传输矩阵。结合实际应用中光子带隙光纤及C-lens透镜的参数,仿真分析了尾纤与C-lens透镜之间的间距及C-lens透镜的参数对工作距离和束腰直径大小的影响,理论得到了新模型下,光子带隙光纤准直器的出射光斑在子午面和弧矢面束腰直径和工作距离近似重合,相比普通光纤出射光斑的椭圆化程度小。研究结果对进行光子带隙光纤准直器及基于光纤准直器的光学器件设计与制作具有指导意义。

     

  • 图 1  高斯光束单透镜成像

    Figure 1.  Single lens imaging of Gaussian-beam

    图 2  光子带隙光纤端面

    Figure 2.  Photonic bandgap fiber end face

    图 3  光子带隙光纤准直器结构

    Figure 3.  Structure of photonic bandgap fiber collimator

    图 4  距离d对工作距离和束腰的影响(L=4.2 mm,R=1.9 mm,ω1=4.5 μm)

    Figure 4.  Influence of distance d on working distance and beam waist radius (L=4.2 mm, R=1.9 mm, ω1=4.5 μm)

    图 5  模场对工作距离和束腰半径的影响(L=4.2 mm,R=1.9 mm,d=1.4 mm)

    Figure 5.  Influence of mode field on working distance and beam waist radius (L=4.2 mm, R=1.9 mm, d=1.4 mm)

    图 6  波长对束腰半径和工作距离影响(L=4.2 mm,R=1.9 mm,ω1=4.5 μm,d=1.4 mm)

    Figure 6.  Influence of wavelength on beam waist radius and working distance (L=4.2 mm, R=1.9 mm, ω1=4.5 μm, d=1.4 mm)

    图 7  C-lens长度和曲率半径对工作距离的影响(d=1.4 mm)

    Figure 7.  Influence of C-lens length and radius of curvature on working distance (d=1.4 mm)

    图 8  C-lens长度和曲率半径对束腰半径的影响(d=1.4 mm)

    Figure 8.  Influence of C-lens length and radius of curvature on beam waist radius (d=1.4 mm)

    表  1  光子带隙光纤参数

    Table  1.   Parameters of photonic bandgap fiber

    参数Λ/μmD/μmω0/μm
    数值3.8±0.110±19±1
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  • [1] 林学煌.光无源器件[M].北京:人民邮电出版社, 1998:164-171.

    LIN X H.Optical passive devices[M].Beijing:Posts and Telecom Press, 1998:164-171(in Chinese).
    [2] 田燕宁, 方强, 王永昌.双通道光环形器结构的设计及理论分析[J].中国激光, 2004, 31(11):1398-1402. doi: 10.3321/j.issn:0258-7025.2004.11.025

    TIAN Y N, FANG Q, WANG Y C.Structure and characteristics of a double function optical circulator with double fiber tip and lens twice[J].Chinese Journal of Lasers, 2004, 31(11):1398-1402(in Chinese). doi: 10.3321/j.issn:0258-7025.2004.11.025
    [3] 禹培栋, 王国忠, 陈明华, 等.光开关技术进展[J].半导体光电, 2001, 22(3):149-154. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YXXY200706017.htm

    YU P D, WANG G Z, CHEN M H, et al.Recent progress in optical switching[J].Semiconductor Optoelectronics, 2001, 22(3):149-154(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YXXY200706017.htm
    [4] 廖延彪.光纤光学[M].北京:清华大学出版社, 2000:54-90.

    LIAO Y B.Fiber optics[M].Beijing:Tsinghua University Press, 2000:54-90(in Chinese).
    [5] JOANNOPOULOS J D, JOHNSON S G, WINN J N, et al.Photonic crystals:Molding the flow of light[M].Princeton:Princeton University Press, 2011:30-90.
    [6] 石飞飞. 光子晶体光纤设计与传感特性研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2013: 5-9.

    SHI F F.Design and sensing characteristic on photonic crystal fibers[D].Harbin:Harbin Institute of Technology, 2013:5-9(in Chinese).
    [7] KIM H, KIM J, PAEK U C, et al.Tunable photonic crystal fiber coupler based on a side-polish technique[J].Optics Letters, 2004, 29(11):1194-1196. doi: 10.1364/OL.29.001194
    [8] JAROSZEWICZ L R, STASIEWICZ A K, MARC P, et al.Broadband photonic crystal fiber coupler with polarization selection of coupling ratio[C]//Proceedings of 4th European Workshop on Optical Fiber Sensors.Bellingham, WA:SPIE, 2010, 7653:76533W.
    [9] 代文, 杨远洪, 宋奎岩, 等.基于渐变折射率透镜的低损耗1×N微结构光纤耦合方法[J].光学学报, 2014, 34(4):77-82. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXXB201404014.htm

    DAI W, YANG Y H, SONG K Y, et al.Low-loss 1×N microstructrued fiber coupling method with a single gradient index lens[J].Acta Optica Sinica, 2014, 34(4):77-82(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXXB201404014.htm
    [10] 张璐.光子晶体光纤的低损耗透镜耦合技术[J].光学学报, 2014, 34(1):63-68. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXXB201401011.htm

    ZHANG L.Low-loss lens-coupling technique on photonic crystal fiber[J].Acta Optica Sinica, 2014, 34(1):63-68(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXXB201401011.htm
    [11] HIROOKA T, HORI Y, NAKAZAWA M. Gaussian and Sech approximations of mode field profiles in photonic crystal fibers[J].IEEE Photonics Technology Letters, 2004, 16(4):1071-1073. doi: 10.1109/LPT.2004.824950
    [12] 张虎. 空芯光子带隙光纤的结构设计和特性研究[D]. 北京: 北京邮电大学, 2009: 1-4.

    ZHANG H.Structure design and property research of hollow-core photonic bandgap fibers[D].Beijing:Beijing University of Posts and Telecommunications, 2009:1-4(in Chinese).
    [13] 龚文杰. C-Lens准直器特性的研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2006: 2-16.

    GONG W J.Study of the C-lens collimator characteristics[D].Harbin:Harbin Industrial University, 2006:2-16(in Chinese).
    [14] 陆乔乔, 胡姝玲, 王鑫龙, 等.大功率双包层光纤准直器的建模与仿真分析[J].红外与激光工程, 2014, 43(7):2055-2060. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HWYJ201407001.htm

    LU Q Q, HU S L, WANG X L, et al.Modeling and stimulation of high-power double-clad fiber collimator[J].Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(7):2055-2060(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HWYJ201407001.htm
    [15] 胡海蕾, 陈荣, 赖爱光, 等.C-lens准直特性分析[J].福建师范大学学报, 2005, 21(1):36-40. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-FJSZ200501009.htm

    HU H L, CHEN R, LAI A G, et al.Analysis of C-lens collimating propert[J].Journal of Fujian Normal University, 2005, 21(1):36-40(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-FJSZ200501009.htm
    [16] 王素芹, 阮玉, 殷东亮, 等.C-lens准直器回波损耗的理论计算与分析[J].大气与环境光学学报, 2003, 16(1):24-28. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDJY200301004.htm

    WANG S Q, RUAN Y, YIN D L, et al.The calculation and analyzing of the RL of C-lens collimator[J].Optoelectronic Technology & Information, 2003, 16(1):24-28(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDJY200301004.htm
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-07-07
  • 录用日期:  2016-10-14
  • 网络出版日期:  2017-08-20

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