Влияние поперечной деформации фотонно-кристаллического волокна на его спектральные характеристики
Пластун А.С., Конюхов А.И.

Саратовский государственный университет, Саратов, Россия

Аннотация:
При помощи численного моделирования рассмотрено распространение света в цельностеклянном фотонно-кристаллическом волокне. Проведено сравнение спектральных характеристик волокна с идеализированной гексагональной структурой и волокна с деформациями поперечного профиля. В расчётах использовались методы, основанные на пространственном преобразовании Фурье. Показана возможность совместного возбуждения мод полного внутреннего отражения и основной моды фотонной запрещённой зоны. Деформация структуры фотонно-кристаллического волокна приводит к сдвигу и сужению фотонной запрещённой зоны. Возбуждение мод полного внутреннего отражения приводит к росту поглощения на границах спектральной полосы пропускания волокна.

Ключевые слова:
фотонный кристалл, спектр, волоконная оптика, моделирование.

Цитирование:
Пластун, А.С. Влияние поперечной деформации фотонно-кристаллического волокна на его спектральные характеристики / А.С. Пластун, А.И. Конюхов // Компьютерная оптика. – 2018. – Т. 42, № 2. – С. 236-243. – DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-2-236-243.

Литература:

  1. Joannopoulos, J. Photonic crystals: Molding the flow of light / J. Joannopoulos, R. Meade, J. Winn. – Princeton, NJ: Princeton University Press, 1995. – 472 p. – ISBN: 978-0-6910-3744-8.
  2. Cregan, R.F. Single-mode photonic band gap guidance of light in air / R.F. Cregan, B.J. Managan, J.C. Knight, T.A. Birks, P.St.J. Russell, P.J. Roberts, D.C. Allen // Science. – 1999. – Vol. 285, Issue 5433. – P. 1537-1539. – DOI: 10.1126/science.285.5433.1537.
  3. Bise, R.T. Tunable photonic band gap fiber / R.T. Bise, R.S. Windeler, K.S. Kranz, C. Kerbage, B.J. Eggleton, D.J. Trevor // Optical Fiber Communication Conference and Exhibit, 2002 (OFC 2002). – 2002. – P. 466-468. – DOI: 10.1109/OFC.2002.1036489.
  4. Luan, F. All-solid photonic band gap fiber / F. Luan, A.K. George, T.D. Hedley, G.J. Pearce, D.M. Bird, J.C. Knight, P.St.J. Russell // Optics Letters. – 2004. –Vol29, Issue 20. – P. 2369-2371. – DOI: 10.1364/OL.29.002369.
  5. Schmidt, M.A. All-solid bandgap guiding in tellurite-filled silica photonic crystal fibers / M.A. Schmidt, N. Granzow, N. Da, M. Peng, L. Wondraczek, P.St.J. Russell // Optics Letters. – 2009. – Vol. 34, Issue 13. – P. 1946-1948. – DOI: 10.1364/OL.34.001946.
  6. Jansen, F. Avoided crossings in photonic crystal fibers / F. Jansen, F. Stutzki, C. Jauregui, J. Limpert, A. Tünnermann // Optics Express. – 2011. – Vol. 19, Issue 14. – P. 13578-13589. – DOI:  10.1364/OE.19.013578.
  7. Nielsen, M. Investigation of microdeformation-induced attenuation spectra in a photonic crystal fiber / M. Nielsen, G. Vienne, J. Folkenberg, A. Bjarklev // Optics Letters. – 2003. – Vol. 28(4). – P. 236-246. – DOI: 10.1364/OL.28.000236.
  8. Ren, G. Low-loss all-solid photonic bandgap fibre / P. Shum, L. Zhang, X. Yu, W. Tong, J. Luo // Optics Letters. –2007.–Vol. 32(9). – P. 1023-1025. – DOI: 10.1364/OL.32.001023.
  9. Конюхов, А.И. Усиление направляемых мод в микроструктурных оптических волокнах // А.И. Конюхов, А. С. Соловьев, Л.А. Мельников, С.А. Акишин // Известия Саратовского университета. Серия Физика –2007. –Т.7(2) –  C.30-36. – ISSN1817-3020.
  10. Brilland, L. Interfaces impact on the transmission of chalcogenides photonic crystal fibres // L. Brilland, J. Troles, P. Houizot, F. Désévédavy, Q. Coulombier, G. Renversez, T. Chartier, T.N. Nguyen, J. Adam, N. Traynor // Journal of the Ceramic Society of Japan. – 2008. – Vol. 116, Issue 1358. – P. 1024-1027. – DOI: 10.2109/jcersj2.116.1024.
  11. Lousteau, J. Photonic bandgap confinement in an all-solid tellurite-glass photonic crystal fiber / J. Lousteau, G. Scarpignato, G.S. Athanasiou, E. Mura, N. Boetti, M. Olivero, T. Benson, P. Sewell, S. Abrate, D. Milanese // Optics Letters. – 2012. – Vol. 37, Issue 23. – P. 4922-4924. – DOI: 10.1364/OL.37.004922.
  12. Caillaud, C. Photonic bandgap propagation in all-solid chalcogenide microstructured optical fibers // C. Caillaud, G. Renversez, L. Brilland, D. Mechin, L. Calvez, J. Adam, J. Troles // Materials. – 2014. – Vol. 7, Issue 9. – P. 6120-6129. – DOI: 10.3390/ma7096120.
  13. Li, M.-J. Modeling effects of structural distortions on air-core photonic bandgap fibers // M.-J. Li, J.A. West, K.W. Koch // Journal of Lightwave Technology. – 2007. – Vol. 25, Issue 9. – P. 2463-2468. – DOI: 10.1109/JLT.2007.902744.
  14. Pureur, V. Impact of transversal defects on confinement loss of an all-solid 2-D photonic-bandgap fiber // V. Pureur, G. Bouwmans, M. Perrin, Y. Quiquempois, M. Douay // Journal of Lightwave Technology. – 2007. – Vol. 25, Issue 11. – P. 3589-3596. – DOI: 10.1109/JLT.2007.907741.
  15. Конюхов, А.И. Усиление направляемых мод в микроструктурных оптических волокнах / А.И. Конюхов, А.С. Со­ловьев, Л.А. Мельников, С.А. Акишин // Известия Саратовского университета. Сер. Физика. – 2007. – Т. 7(2). – C. 30-36.
  16. Saitoh, K. Air-core photonic band-gap fibers: the impact of surface modes / K. Saitoh, N.A. Mortensen, M. Koshiba // Optics Express. – 2004. – Vol. 12, Issue 3. – P. 394-400. – DOI: 10.1364/OPEX.12.000394.
  17. Benson, T.M. What is the future for beam propagation methods? / T.M. Benson, B.B. Hu, A. Vukovic, P. Sewell // Proceedings of SPIE. – 2004. – Vol. 5579. – P. 351-358. – DOI: 10.1117/12.577173.
  18. López-Doña, J.M. Fast-fourier-based three-dimensional full-vectorial beam propagation method / J.M. López-Doña, J.G. Wangüemert-Pérez, I. Molina-Fernández // IEEE Photonics Technology Letters. – 2005. – Vol. 17, Issue 11. – P. 2319-2321. – DOI: 10.1109/LPT.2005.857618.
  19. Melnikov, L.A. Softglass hollow-core photonic crystal fibers / L.A. Melnikov, I. Khromova, A. Scherbakov, N. Nikishin // Proceedings of SPIE. – 2005. – Vol. 5950. – P. 243-251. – DOI: 10.1117/12.623163.
  20. Саульев, В.К. Интегрирование уравнений параболического типа методом сеток / В.К. Саульев – М.: Физматлит, 1960. – 324 с.
  21. Guobin, R. Full-vectorial analysis of complex refractive-index photonic crystal fibers/ R. Guobin, W. Zhi, L. Shuqin, L. Yan, J. Shuisheng // Optics Express. – 2004. – Vol. 12, Issue 6. – P. 1126-1135. – DOI: 10.1364/OPEX.12.001126.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20