《系列超寬頻雙芯光子晶體光纖及相關器件研究》是依託北京交通大學，由婁淑琴擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：系列超寬頻雙芯光子晶體光纖及相關器件研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：婁淑琴
- 依託單位：北京交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超寬頻高性能光器件是支撐超大容量超高速率全光網路的重要物質基礎。雙芯光纖具有光功率、波長和偏振態等多重選擇功能，在光器件研製方面具有廣泛套用。傳統雙芯光纖波長依賴性強，結構可控度小，難以滿足光器件對超寬頻的需求。光子晶體光纖（PCF）的獨特特性和寬大的設計自由度，為超寬頻雙芯PCF研製提供了新的途徑。本課題計畫將有限元法和束傳輸法相結合，建立適用於雙芯PCF特性分析的理論模型，研究雙芯PCF結構特徵與寬頻、偏振特性的關在線上理，分別設計並研製出與單模光纖兼容性好的超寬頻偏振無關、偏振分束及偏振合束三種超寬頻雙芯PCF；在工藝實施上，建立一套快速監測實際PCF特性的方法，實時線上最佳化製作工藝；基於研製的超寬頻雙芯PCF，開展高性能的寬頻光器件的製作技術研究，研製出插損低的寬頻偏振無關定向耦合器、對耦合長度不敏感的寬頻偏振分束器和寬頻偏振合束器。通過在光器件研究方面的創新，推動全光網路的發展。
結題摘要
按照項目任務書要求，針對系列超寬頻雙芯光子晶體光纖（PCF）及相關器件，開展了深入的理論和實驗研究工作，在超寬頻雙芯PCF及相關器件理論、製備技術及套用研究等關鍵問題獲得突破，按預期出色地完成了課題任務。建立的集有限元、束傳輸及模式耦合理論的高效的理論模型系統，為超寬頻雙芯PCF設計提供了強有力的理論支撐。套用建立的理論模型，系統地分析提煉出雙芯PCF的結構特徵，以及與寬頻、偏振特性的關在線上理。進而，以結構創新入手，提出多種超寬頻偏振無關雙芯PCF耦合器和超寬頻雙芯PCF偏振分束合束器的新結構，並從製作可行性和與光纖通信系統兼容性出發，進行了結構最佳化。提出以小波域全變差去噪法和基於卡爾曼濾波法的解模糊方法，實現雙芯PCF研製中間樣品橫截面的高精度重建，創新性地建立起一套雙芯PCF實際製作特性的快速監測方法，不僅實現了PCF工藝參數的線上最佳化，而且為PCF實際製作特性的高精度評估提供了有效手段，成為雙芯PCF研製質量的技術保證。突破超寬頻雙芯PCF製作難題，首次研製出與單模光纖兼容性好的超寬頻偏振無關PCF和超寬頻偏振分束合束雙芯PCF。基於所研製光纖，首次研製出波長範圍覆蓋全通信波段的寬頻偏振無關定向耦合器和寬頻偏振分束合束器。基於所研製的對稱和非對稱雙芯光纖，提出並研製出多種新結構高性能單波長、雙波長及多波長光纖雷射器，雙芯光纖基濾波器的引入，雷射器可調諧範圍、波長間隔、功率穩定性等多方面的性能得到明顯的提升。基於所研製的雙芯PCF光纖，提出並研製出高靈敏寬範圍新型彎曲感測器，彎曲率測量範圍0 – 9.3 m-1，最大靈敏度達-14.7 nm/m-1。受本項目資助，發表標註資助論文52篇，其中，本領域頂級學術會議論文5篇，SCI檢索論文39篇，EI 8篇；獲授權國家發明專利3項。基於本課題研究成果，課題負責人應邀在大型國際會議上做特邀報告1次，在全國大型學術會議上做特邀報告1次，課題組成員在本領域的頂級國際會議上作分組報告3次。本項目在研期間，課題組主辦大型國際會議1次，聯辦國際會議和國內大型會議各1次；培養畢業博士研究生5人，碩士研究生9人。課題研究成果為超大容量超高速率全光網路所需超寬頻高性能光器件及其套用研究發展，提供了強有力的推動作用。
