基于雙芯光子晶體光纖寬帶偏振分束器的設計及性能研究.pdf

1、隨著信息化社會的高度發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務呈爆炸式增長，通信網(wǎng)的傳輸容量將達到Tb/s量級，高速率、大容量的全光網(wǎng)絡已成為未來通信發(fā)展的趨勢。超大容量和超高速率的全光網(wǎng)絡需要高性能光器件做支撐，性能優(yōu)良價格低廉的全光器件成為人們的研究熱點。
　　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)偏振分束器的長度較長、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。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。主要的研究內(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度比，有利于降低基于雙芯光纖的偏振分束器的長度。
　　2.研究了包層空氣孔的排列方式對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，當工作波長為1550nm時，分

4、光比高達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，利用反波導波長效應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，當滿足相位匹配條件時，分束器的帶寬得到了大幅的提升。將兩種方法結(jié)合，提出了一種混合機制增加帶寬的雙芯光子晶體光纖，該分束器的帶寬達到330nm，1550nm處的分光比高達44.2dB。
　　4.研