2μm波段基于磁流體的特種光纖及光柵的特性分析.pdf

1、微結(jié)構(gòu)光纖，即光子晶體光纖或多孔光纖，具有一般光纖所不具備的靈活的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和獨(dú)特的光導(dǎo)特性，廣泛應(yīng)用于光纖通信、光纖傳感和光纖激光器等領(lǐng)域。磁流體納米功能材料作為一種新型功能材料，具備很多優(yōu)良的光學(xué)特性，比如折射率調(diào)制特性，受外界磁場(chǎng)的影響可以改變自身折射率。由于微結(jié)構(gòu)光纖和磁流體各自突出的光學(xué)特性，將微結(jié)構(gòu)光纖與功能材料相結(jié)合是一種新的研究趨勢(shì)。本文在參考大量的文獻(xiàn)之后主要進(jìn)行了以下工作:
　　(1)設(shè)計(jì)了三種微結(jié)構(gòu)光纖，即十孔

2、微結(jié)構(gòu)光纖、四孔微結(jié)構(gòu)光纖和改進(jìn)的四孔微結(jié)構(gòu)光纖。十孔微結(jié)構(gòu)光纖結(jié)構(gòu)如下:纖芯兩側(cè)分別有關(guān)于圓心中心對(duì)稱的四個(gè)垂直排列的圓形空氣孔，在Y方向上是填充有磁流體的兩個(gè)較大的橢圓空氣孔，十個(gè)孔包圍形成光纖纖芯。四孔微結(jié)構(gòu)光纖結(jié)構(gòu)如下:光纖包層中有相互垂直的兩對(duì)橢圓空氣孔，垂直方向是兩個(gè)較大的橢圓空氣孔，水平方向是兩個(gè)較小的填充磁流體的橢圓孔，四個(gè)孔包圍形成一個(gè)類長(zhǎng)方形的纖芯。
　　(2)采用有限元仿真軟件COMSOL仿真分析了光纖在2μ

3、m波段的雙折射特性、限制損耗特性以及X和Y方向的有效折射率差。通過對(duì)前兩種光纖結(jié)構(gòu)的分析，最終得到比較符合預(yù)期的改進(jìn)的四孔微結(jié)構(gòu)光纖，仿真結(jié)果表明，該光纖結(jié)構(gòu)的模式雙折射可以達(dá)到10-3量級(jí)，限制損耗低于10-11量級(jí)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高雙折射和低限制損耗的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
　　(3)根據(jù)改進(jìn)的四孔微結(jié)構(gòu)光纖的纖芯有效折射率，本文設(shè)計(jì)了兩種微結(jié)構(gòu)光纖光柵，即偏振布拉格光纖光柵和相移光纖光柵，并針對(duì)光柵長(zhǎng)度、折射率調(diào)制深度、雙折射對(duì)光柵特性的影