一种双模大模场面积多芯光纤的设计和特性分析

发布时间：2021-08-14 09:50

　　提出了一种具有双模大模场面积的多芯光纤,建立了该多芯光纤的电磁场模型并采用有限元方法对其进行求解。基于该模型研究了光纤的模式特性和弯曲特性,系统分析了纤芯间距、纤芯半径和芯包折射率差对光纤模式特性和基模有效模场面积的影响。结果表明:通过引入空气孔并适当减少纤芯间距、纤芯半径和芯包折射率差,该光纤能实现严格的双模传输。保持双模传输时,通过增大纤芯间距,减小纤芯半径和芯包折射率差均有助于增大基模的模场面积。通过调整结构参数,在近似满足双模传输的条件下,光纤的基模模场面积在平直状态下可达到3 155μm2。 

【文章来源】：半导体光电. 2020,41(06)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

设计的多芯光纤横截面结构示意图

比较图2和3可知，引入空气孔后高阶模式的数量减少，这是因为两侧及外层的空气孔形成了高阶模的泄露通道，打破了高阶模的圆对称性，增加了高阶模的泄露损耗，光纤中只能传输2个基模HE11模和2个二阶模HE21模，即实现严格的双模传输。2 结构参数对光纤特性的影响

设置rco=2.1μm，Δn=0.002，λ=1 550nm，各个模式有效折射率neff随纤芯间距Λ的变化如图4(a）所示。图中，HE11模和HE21模均只用一条曲线表示，Higher表示最接近截止的高阶模的有效折射率。可以看出，随着纤芯间距的增大，HE11模和HE21模的有效折射率都逐渐减小，高阶模的折射率则逐渐增加。当Λ>12μm时，高阶模式满足传输条件，此时不能严格实现双模传输，但Λ<14μm时也能近似实现双模传输。基模的模场面积Aeff随纤芯间距Λ的变化如图4(b）所示。可以看出，随着纤芯间距的增大，基模的Aeff逐渐增大。在纤芯间距相同时，HE11-y模的模场面积略大于HE11-x模，且随着Λ的增大，两个模式的模场面积差逐渐增大。当Λ从8μm增加到13μm时，HE11-y模的Aeff从1 163μm2增加到3 155μm2,HE11-x模的Aeff从1 163μm2增加到3 021μm2。由图4可知，当其他参数不变时，适当增大Λ值，在保证双模传输的情况下能实现增大模场面积的目的。


本文编号：3342244