提出了一種具有雙模大模場面積的多芯光纖,建立了該多芯光纖的電磁場模型并采用有限元方法對其進(jìn)行求解�；谠撃Ｐ脱芯苛斯饫w的模式特性和彎曲特性,系統(tǒng)分析了纖芯間距、纖芯半徑和芯包折射率差對光纖模式特性和基模有效模場面積的影響。結(jié)果表明:通過引入空氣孔并適當(dāng)減少纖芯間距、纖芯半徑和芯包折射率差,該光纖能實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的雙模傳輸。保持雙模傳輸時,通過增大纖芯間距,減小纖芯半徑和芯包折射率差均有助于增大基模的模場面積。通過調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù),在近似滿足雙模傳輸?shù)臈l件下,光纖的基模模場面積在平直狀態(tài)下可達(dá)到3 155μm2。 

【文章來源】：半導(dǎo)體光電. 2020,41(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

設(shè)計(jì)的多芯光纖橫截面結(jié)構(gòu)示意圖

比較圖2和3可知，引入空氣孔后高階模式的數(shù)量減少，這是因?yàn)閮蓚?cè)及外層的空氣孔形成了高階模的泄露通道，打破了高階模的圓對稱性，增加了高階模的泄露損耗，光纖中只能傳輸2個基模HE11模和2個二階模HE21模，即實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的雙模傳輸。2 結(jié)構(gòu)參數(shù)對光纖特性的影響

設(shè)置rco=2.1μm，Δn=0.002，λ=1 550nm，各個模式有效折射率neff隨纖芯間距Λ的變化如圖4(a）所示。圖中，HE11模和HE21模均只用一條曲線表示，Higher表示最接近截止的高階模的有效折射率。可以看出，隨著纖芯間距的增大，HE11模和HE21模的有效折射率都逐漸減小，高階模的折射率則逐漸增加。當(dāng)Λ>12μm時，高階模式滿足傳輸條件，此時不能嚴(yán)格實(shí)現(xiàn)雙模傳輸，但Λ<14μm時也能近似實(shí)現(xiàn)雙模傳輸。基模的模場面積Aeff隨纖芯間距Λ的變化如圖4(b）所示。可以看出，隨著纖芯間距的增大，基模的Aeff逐漸增大。在纖芯間距相同時，HE11-y模的模場面積略大于HE11-x模，且隨著Λ的增大，兩個模式的模場面積差逐漸增大。當(dāng)Λ從8μm增加到13μm時，HE11-y模的Aeff從1 163μm2增加到3 155μm2,HE11-x模的Aeff從1 163μm2增加到3 021μm2。由圖4可知，當(dāng)其他參數(shù)不變時，適當(dāng)增大Λ值，在保證雙模傳輸?shù)那闆r下能實(shí)現(xiàn)增大模場面積的目的。


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