采用矢量有限元法
應(yīng)用
無(wú)源光學(xué)
單偏振傳輸
偏振分束器
光子晶體光纖
偏振復(fù)用
色散控制
綜述
設(shè)計(jì)了一種橢圓-纖芯-圓孔的多孔光纖(EC-CHFs)用于單偏振傳輸[1]。與傳統(tǒng)的圓孔-纖芯-圓孔光纖(CC-CHF)一起，偏振分離器可以將入射CC-CHF的光耦合到支持x偏振模式或y偏振模式的EC-CHF，如下圖所示。
腳本系統(tǒng)生成
優(yōu)點(diǎn)：
矢量有限元法(VFEM)在計(jì)算所有電磁場(chǎng)分量和近似幾何方面具有極高的精度，在光子晶體光纖中具有極其重要的意義
單軸完美匹配層（UPML）可用于查找泄漏模式。
三角形網(wǎng)格大小可用于精確近似電磁場(chǎng)和波導(dǎo)幾何形狀。
針對(duì)具有一定對(duì)稱性的模態(tài)，利用波導(dǎo)的對(duì)稱性，可以縮小仿真域。
仿真描述
參考文獻(xiàn)[1]的目的是設(shè)計(jì)一個(gè)具有偏振分束器。分束器由3個(gè)分離的多孔光纖組成。兩個(gè)外孔光纖各自提供一個(gè)偏振，而中心結(jié)構(gòu)支持兩個(gè)偏振。入射光將根據(jù)偏振，選擇性地與任何一種外孔光纖耦合。
第一步是相位匹配每個(gè)結(jié)構(gòu)的模式，以減少反射[1]。不同的結(jié)構(gòu)必須具有某些共同的性質(zhì)，如間距和包層原子。在每個(gè)結(jié)構(gòu)的纖芯內(nèi)都有大小和形狀自由選擇的孔。
圖1：各類型芯徑的磁場(chǎng)分布。(a) yEC-CHF, (b) xEC-CHF, (c) CC-CHF
利用[1]中給出的特性，利用OptiMode計(jì)算三個(gè)不同核的模態(tài)指數(shù)，記錄在表1中。這些結(jié)果與[1]中的結(jié)果非常一致，三個(gè)結(jié)構(gòu)的模態(tài)指數(shù)都為1.31043。
表1單核結(jié)構(gòu)的模態(tài)指數(shù)
圖2:：上層結(jié)構(gòu)偶數(shù)模y偏振的磁場(chǎng)分布
圖3:：上層結(jié)構(gòu)偶模x極化的磁場(chǎng)分布
把這三個(gè)纖芯放在一起形成一個(gè)上層結(jié)構(gòu)，會(huì)生成一個(gè)支持兩種偏振的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，每一種偏振都有偶模和奇模解。偶模態(tài)解如圖2和圖3所示。耦合長(zhǎng)度為：
其中neven和nodd是偶模和奇模的模態(tài)指數(shù)[1]。OptiMODE計(jì)算的耦合長(zhǎng)度與參考文獻(xiàn)[1]中表2的耦合長(zhǎng)度進(jìn)行了比較。
表2：偏振分束器的耦合長(zhǎng)度
通過(guò)仿真結(jié)果結(jié)果驗(yàn)證了OptiMode下的VFEM模態(tài)求解器可以準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)和仿真多孔光纖結(jié)構(gòu)。
參考文獻(xiàn)
[1] Z. Zhang, Y. Tsuji, and M. Eguchi, “Design of Polarization Splitter With Single-Polarized Elliptical-Hole Core Circular-Hole Holey Fibers,” IEEE Photonics Technol. Lett., vol. 26, no. 6, pp. 541–543, Mar. 2014.
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