基于雙芯光子晶體光纖寬帶偏振分束器的設(shè)計(jì)及性能研究.pdf

1、隨著信息化社會(huì)的高度發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)呈爆炸式增長(zhǎng)，通信網(wǎng)的傳輸容量將達(dá)到Tb/s量級(jí)，高速率、大容量的全光網(wǎng)絡(luò)已成為未來通信發(fā)展的趨勢(shì)。超大容量和超高速率的全光網(wǎng)絡(luò)需要高性能光器件做支撐，性能優(yōu)良價(jià)格低廉的全光器件成為人們的研究熱點(diǎn)。
　　偏振分束器是全光網(wǎng)中一種重要的光器件，基于雙折射原理制成。傳統(tǒng)的偏振分束器通過普通波導(dǎo)器件獲得雙折射特性，由于這些器件的雙折射系數(shù)較小，因此傳統(tǒng)偏振分束器的長(zhǎng)度較長(zhǎng)、分光比較低、帶寬較窄。

2、>　　近年來，光子晶體光纖以其無盡單模、高雙折射、高非線性等獨(dú)特性能引起人們的高度重視。光子晶體光纖結(jié)構(gòu)靈活可控，通過調(diào)整光纖的結(jié)構(gòu)，包括孔間距、占空比、晶格常數(shù)、基質(zhì)材料以及空氣孔的尺寸和形狀，可以實(shí)現(xiàn)高雙折射特性，為高性能偏振分束器的研制提供了基礎(chǔ)。本論文基于光子晶體光纖的優(yōu)異性能，利用有限元算法研究了超寬帶低損耗的偏振分束器。主要的研究?jī)?nèi)容包括：
　　1.依據(jù)雙芯光子晶體光纖的耦合模理論，提出了兩種具有偏振分束特性的雙芯光子

3、晶體光纖。研究表明，引入中心橢圓空氣孔和增加芯區(qū)附近空氣孔的尺寸能夠獲得高雙折射特性，從而提高雙芯光纖的耦合長(zhǎng)度比，有利于降低基于雙芯光纖的偏振分束器的長(zhǎng)度。
　　2.研究了包層空氣孔的排列方式對(duì)雙芯光子晶體光纖的耦合特性的影響。包層空氣孔為正八邊形方式排列的雙芯光子晶體光纖的耦合長(zhǎng)度與正六邊形及正四邊形排列的光纖相近，卻具有更低的限制損耗。在基礎(chǔ)上提出了一種基于正八邊形雙芯光子晶體光纖的偏振分束器，當(dāng)工作波長(zhǎng)為1550nm時(shí)，分

4、光比高達(dá)81.2dB，限制損耗低至0.2dB/m。
　　3.論證了纖芯摻氟和中心空氣孔填充金屬絲實(shí)現(xiàn)偏振分束器的寬帶特性。芯區(qū)摻氟降低了纖芯的折射率，利用反波導(dǎo)波長(zhǎng)效應(yīng)增加了分束器的帶寬；中心空氣孔填充金屬絲則激發(fā)了表面等離子激元，當(dāng)滿足相位匹配條件時(shí)，分束器的帶寬得到了大幅的提升。將兩種方法結(jié)合，提出了一種混合機(jī)制增加帶寬的雙芯光子晶體光纖，該分束器的帶寬達(dá)到330nm，1550nm處的分光比高達(dá)44.2dB。
　　4.研