Ukrainian Journal of Physical Optics 
Home page
 
 

Other articles 

in this issue
Design of polarization-maintaining photonic crystal fibre for dispersion compensation over the E+S+C+L telecom bands

Md. Sharafat Ali, Ahmed N., Shahadat Hussain, Samiul Habib, Aljunid S. A. and Ahmad R. B.

Download this article

Abstract. We investigate numerically a defected-core hybrid photonic crystal fibre (H-PCF) with a circular core and a rectangular-shaped cladding, which is designed for compensation of residual dispersion over a wide wavelength range. Our simulation results testify that this H-PCF exhibits a large negative dispersion (– 868 ps/(nm km)) over the E+S+C+L telecommunication bands, with the relative dispersion slope perfectly matching that of a single-mode fibre at the operating wavelength 1550 nm. The H-PCF reveals the birefringence 1.06×10–2 at the operating wavelength. In order to evaluate the sensitivity of optical properties of our H-PCF, we study the effect of variations of its parameters as large as ±2% from their optimal values. Due to its specific characteristics, the H-PCF suggested in this work can be considered as an excellent candidate for compensating dispersion, maintaining a single polarization in the optical fibre transmission systems, and numerous optical sensing applications.

Keywords: dispersion-compensating fibres, negative dispersion, birefringence, photonic crystal fibre, residual dispersion

PACS: 42.81.Uv, 42.55.Tv
UDC: 681.7.068
Ukr. J. Phys. Opt. 15 207-215
doi: 10.3116/16091833/15/4/207/2014

Received: 14.07.2014

Анотація. У роботі чисельно досліджено гібридне волокно на фотонному кристалі (Г-ВФК) із дефектною серцевиною. Г-ВФК має круглу серцевину та оболонку прямокутної форми для компенсування залишкової дисперсії в широкому діапазоні довжин хвиль. Результати наших розрахунків засвідчують, що запропоноване Г-ВФК виявляє негативну дисперсію (–868 пс/(нм км)) у телекомунікаційних смугах E+S+C+L, а відносний нахил його дисперсійної кривої досконало погоджений із відповідною характеристикою одномодового волокна на робочій довжині хвилі 1550 нм. Г-ВФК виявляє подвійне заломлення 1,06×10–2 на цій робочій довжині хвилі. З метою оцінки чутливості оптичних властивостей Г-ВФК ми вивчили вплив відхилень його робочих параметрів у межах ±2% од оптимальних значень. Завдяки своїм характеристикам, запропоноване в цій роботі волокно може виявитися перспективним для компенсації дисперсії, утримання єдиної поляризації світла у волоконно-оптичних передавальних системах і численних практичних застосувань в оптичній сенсориці. 
REFERENCES
  1. Knight J C, 2003. Photonic crystal fibers. Nature. 424: 847–851. doi:10.1038/nature01940
  2. Razzak S M A and Namihira Y, 2008. Proposal for highly nonlinear dispersion-flattened octago-nal photonic crystal fibers. IEEE Photon. Technol. Lett. 20: 249–251. doi:10.1109/LPT.2007.912986
  3. Saitoh K, Koshiba M, Hasegawa T and Sasaoka E, 2003. Chromatic dispersion control in photonic crystal fibers: application to ultra-flattened dispersion. Opt. Exp. 11: 843-852. doi:10.1364/OE.11.000843
  4. Ju J, Jin W and Demokan M S, 2003. Properties of a highly birefringent photonic crystal fiber. IEEE Photon. Technol. Lett. 15: 1375–1377. doi:10.1109/LPT.2003.818051
  5. Knight J C, Birk T A, Russell P J S and Sandro J P, 1998. Properties of photonic crystal fiber and the effective index model. J. Opt. Soc. Amer. A 15: 748–752. doi:10.1364/JOSAA.15.000748
  6. Matsui T, Zhou J, Nakajima K and Sankawa I, 2005. Dispersion-flattened photonic crystal fiber with large effective area and low confinement loss. J. Lightwave Technol. 23: 4178–4183. doi:10.1109/JLT.2005.858250
  7. M Koshiba and K Saitoh, 2003. Structural dependence of effective area and mode field diameter for holey fibers. Opt. Express. 11: 1746–1756. doi:10.1364/OE.11.001746
  8. Ali M S, Nasim K M, Ahmad R, Khan M A G and Habib M S, 2013. A defected core highly bire-fringent dispersion compensating photonic crystal fiber. Proc. Intern. Conf. on Advances in Elec-trical Engineering (ICAEE), 100–105.
  9. Selim Habib M, Samiul Habib M, Razzak S M A, Namihira Y, Hossain M A and Khan M A G, 2012. Broadband dispersion compensation of conventional single mode fibers using microstructure optical fibers. Optik. 124: 3851–3855. doi:10.1016/j.ijleo.2012.12.014
  10. Kaijage S F, Namihira Y, Hai N H, Begum F, Razzak S M A, Kinjo T, Miyagi K and Zou N, 2009. Broadband dispersion compensating octagonal photonic crystal fiber for optical communication applications. Jap. J. Appl. Phys. 48: 052401–052408. doi:10.1143/JJAP.48.052401
  11. Huttunen A and Torma P, 2005. Optimization of dual-core and microstructure fiber geometries for dispersion compensation and large mode area. Opt. Express. 13: 627–635. doi:10.1364/OPEX.13.000627
  12. Saitoh K and Koshiba M, 2002. Full-vectorial imaginary-distance beam propagation method based on a finite element scheme: Application to photonic crystal fibers. IEEE J. Quant. Electron. 38: 927–933. doi:10.1109/JQE.2002.1017609
  13. Razzak S M A, Namihira Y, Begum F, Kaijage S, Hai N H and Zou N, 2007. Design of a decago-nal photonic crystal fiber with ultra-flattened chromatic dispersion. IEICE Trans. Electron. E90-C: 2141–2145. doi:10.1093/ietele/e90-c.11.2141
  14. Selim Habib M, Samiul Habib M, Abdur Razzak S M and M Anwar Hossain, 2013. Proposal for highly birefringent broadband dispersion compensating octagonal photonic crystal fiber. Opt. Fi-ber Technol. 19: 461–467. doi:10.1016/j.yofte.2013.05.014
  15. Arti Agrawal, Kejalakshmy N, Chen J, Rahman B M A and Grattan K T V, 2008. Golden spiral photonic crystal fiber: polarization and dispersion properties. Opt. Lett. 33: 2716–2718. doi:10.1364/OL.33.002716
  16. Md Selim Habib, Md Shohel Rana, Md Moniruzzaman, Md Sharafat Ali and N Ahmed, 2014. Highly birefringent broadband dispersion compensating photonic crystal fiber over the E+S+C+L+U wavelength bands. Opt. Fiber Technol. 20: 527–532. doi:10.1016/j.yofte.2014.06.004
(c) Ukrainian Journal of Physical Optics