Broadband terahertz fiber directional coupler
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Citation (APA):
- A THz directional coupler has been previously reported [3], where the coupling was achieved by placing two fibers in close proximity.
- Both fibers were subwavelength-sized rod-in-air type fibers [2–5,7,12].
- The coupling length is shown in Fig. 2(b) for a normal coupler and for six mechanically downdoped couplers.
- This FOM shows that a smaller bandwidth at a lower frequency is more useful than a large bandwidth at high frequency, simply due to the high loss.
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Citations
Additional excerpts
...结论 本文以新型 THz 低损耗聚合物材料 Topas COC 为基质,设计了一种空芯带隙型光子晶体光纤。采用 全矢量有限元方法对该光纤在 THz 波段的带隙结构、模场特性和损耗特性进行了理论研究。研究结论表 明:该光纤在 1.47 THz 附近具有宽度约为 0.2 THz 的连续低损耗传输带宽,总损耗最小值约为 0.13 cm−1, 出现在 1.51 THz 附近。所设计的 THz Topas 光子带隙光纤在追求低损耗传输特性的同时,兼顾了结构简 单、易于制备,以及直径小、柔软可弯曲的特点。 致 谢 本文感谢国家自然科学基金(No. 61201088)、陕西省自然科学基础研究计划项目(No. 2014 JQ8335)、 陕西省教育厅科研计划资助项目(No. 2013JK1106)、西安科技大学博士启动金(No. 2012QDJ043)和西安科 技大学培育基金(No. 201236)的支持。 参考文献 (References) [1] 许景周, 张希成 (2007) 太赫兹科学技术和应用....
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...686 ImfCL n c = (5) 单位为 dB/m,其中 Im 表示取复数折射率的虚部。 总损耗随频率的变化关系如图 5 所示。为了方便比较,图中的虚线表示出了 Topas COC 的材料吸收 损耗[12]。在带隙的中心处、模场束缚较好的区域,限制损耗较小,此时以模式损耗为主;而在带隙的边 缘处,限制损耗起了主导作用。对于所设计的 THz Topas pPCF,在其实际的连续低损耗带宽范围内,总 损耗的最小值约为 0.13 cm−1,出现在 1.51 THz 附近。 图 6 给出了 1.51 THz 时的基模模场分布情况。可以看出大部分基模的能量都可以束缚在空气芯中传 Figure 6....
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...结构设计及理论模型 本文设计的 pPCF 的端面结构如图 1 所示,在 Topas COC 基质中,按照三角形晶格排列的 4 圈空气 孔构成包层,空气孔直径和孔间距分别由 d 和Λ表示;中心处缺失 7 个空气孔而形成空气纤芯。采用 FEM[10]对所设计的 pPCF 在太赫兹波段的传输特性进行了研究。首先将 pPCF 横截面划分为有限个互不 重叠的三角形或四边形小单元,将离散的麦克斯韦方程运用于每一个单元,在单元的边界处加上连续性 条件,通过求解本征方程最终获得模场的分布和传输特性。从麦克斯韦方程组出发,得出磁场 H 满足的 波动方程: ( )2 20 0n k−∇× ∇× − =H H (1) 其中 n 为折射率, 0 2πk λ= 为真空中的波数。假设太赫兹波沿 z 轴传播并具有下面的形式: ( ) ( ) ( ), , , , , expx y z t x y z j t zω β= − H H (2) 其中ω 为角频率, β 为传播常数。pPCF 内部空气孔与基质材料界面处采用连续性边界条件。为了获得 模式的泄露损耗特性,在包层外边界处采用吸收边界条件。理论上可以求出 pPCF 横截面内的模场分布 和传播常数 β ,从而求出与波长对应的模式有效折射率: ( ) 0 effn k βλ = (3) 3....
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...单位为 dB/m,其中 Im 表示取复数折射率的虚部。 总损耗随频率的变化关系如图 5 所示。为了方便比较,图中的虚线表示出了 Topas COC 的材料吸收 损耗[12]。在带隙的中心处、模场束缚较好的区域,限制损耗较小,此时以模式损耗为主;而在带隙的边 缘处,限制损耗起了主导作用。对于所设计的 THz Topas pPCF,在其实际的连续低损耗带宽范围内,总 损耗的最小值约为 0....
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...损耗特性 对于带隙范围内导模的损耗主要包括:基底材料吸收引起的模式吸收损耗和有限的包层空气孔圈数 导致的模式泄露而带来的限制损耗。模式吸收损耗 modα 与材料体吸收系数 matα 、材料折射率 n 以及模场 分布有关,可以表示为[11]: ( )1 2 20 0 mat Topas mod zall d 2 d n E A S A ε µ α α = ∫ ∫ (4) 其中 E 为电场强度, zS 为波印廷矢量的 z 分量, 0ε 和 0µ 分别为真空中的介电常数和磁导率。“Topas” 和“all”分别表示积分范围为光纤的基底材料和整个横截面。K. Nielsen 等人的实验结果表明,Topas COC 的材料体吸收系数在0....
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References
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