不同物相氧化鍺空芯波導(dǎo)的模式和損耗研究.pdf

1、本研究工作介紹了空芯光纖的基礎(chǔ)傳輸理論以及二氧化鍺全反射型空芯光波導(dǎo)的特點(diǎn)和應(yīng)用。首先通過(guò)對(duì)經(jīng)典Maxwell公式的推導(dǎo)，提出了空芯光纖中各向電磁場(chǎng)分量的解，在此基礎(chǔ)上得到了HE、EH、TE、TM等模式的本征方程，在推導(dǎo)這組方程的過(guò)程中避免使用經(jīng)典電磁場(chǎng)波動(dòng)方程與Bessel函數(shù)方程等通用參量，使本征方程中不含有與微擾解階數(shù)相關(guān)的量。然后利用了標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)方程和Bessel函數(shù)的性質(zhì)，通過(guò)獨(dú)立推導(dǎo)得到了HE、EH、TE、TM的模式的各向場(chǎng)方程

2、。
　　研究中采用酸誘導(dǎo)液相沉積法在石英玻璃基片上生長(zhǎng)出了GeO2膜材料，經(jīng)過(guò)不同的熱處理溫度和保溫時(shí)間制備出了不同物相結(jié)構(gòu)的氧化鍺膜材料。在同一溫度下隨著保溫時(shí)間的增加四方相GeO2的衍射峰強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，而六方相GeO2的衍射峰強(qiáng)度先增強(qiáng)后減弱。在保溫時(shí)間都為30分鐘時(shí)不同熱處理溫度下所制得的GeO2樣品的XRD衍射峰強(qiáng)度也發(fā)生了明顯變化，六方相GeO2的衍射峰強(qiáng)度隨著熱處理溫度的減小先減弱后增強(qiáng)，相比之下，四方相GeO2的衍射

3、峰強(qiáng)度則在熱處理溫度為1000℃保溫30分鐘時(shí)是最強(qiáng)的。不同的冷卻制度下，GeO2膜的XRD圖譜中的衍射峰強(qiáng)度也有明顯變化，冷卻速度較快時(shí)四方相GeO2的衍射峰強(qiáng)度和六方相的GeO2的衍射峰的強(qiáng)度都增強(qiáng)，但是四方相GeO2的衍射峰強(qiáng)度增強(qiáng)幅度比較大。這些研究表明通過(guò)酸誘導(dǎo)液相沉積技術(shù)和熱處理工藝條件的改變制備不同物相結(jié)構(gòu)氧化鍺空芯波導(dǎo)是可能的。
　　研究中以HE模為例，通過(guò)使用Steffensen加速迭代法，對(duì)處于超越狀態(tài)的模式本

4、征方程進(jìn)行求解，從而得到了導(dǎo)波歸一化相位常數(shù)U的值，在此基礎(chǔ)上，利用得到的U值及無(wú)定形態(tài)、六方晶系和四方晶系GeO2的光學(xué)常數(shù)計(jì)算了不同模式和不同空芯半徑波導(dǎo)的損耗。在上述復(fù)雜運(yùn)算中我們利用matlab這一簡(jiǎn)單易用、人機(jī)界面良好且編程簡(jiǎn)單、計(jì)算精確的計(jì)算軟件來(lái)完成，并將得到的結(jié)果作圖，分析損耗值的變化。研究結(jié)果表明四方相GeO2發(fā)生反常色散的波長(zhǎng)范圍比無(wú)定形態(tài)和六方相GeO2范圍更寬，相對(duì)應(yīng)的GeO2全反射型空芯波導(dǎo)的損耗較低，因此通過(guò)