帶隙型硫系光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)設(shè)計及性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、在石英基質(zhì)光子晶體光纖快速發(fā)展的同時,帶隙型硫系光子晶體光纖作為一種新型光纖也得到了飛速的發(fā)展,它具備硫系玻璃很寬的中紅外透過特性(透過波長范圍1~25?m)和帶隙型光子晶體光纖特有的傳輸特性。帶隙型硫系光子晶體光纖通過光纖的介電材料的折射率在空間上周期性變化、晶格常數(shù)能夠與光波長相比擬,使得在滿足布拉格條件下形成光子帶隙。光子在帶隙型硫系光子晶體光纖中傳播時光波被限制在纖芯的空氣孔中進行傳輸。因此,帶隙型硫系光子晶體光纖具有低限制損耗

2、、波導色散可控、非線性系數(shù)可調(diào)等優(yōu)點。這些特性使其有廣泛的應(yīng)用前景,如中遠紅外高功率激光導能、紅外傳感器、醫(yī)療、中紅外超連續(xù)譜產(chǎn)生等領(lǐng)域。
  論文主要從帶隙型硫系光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及光纖的實驗制備兩個方面進行了深入研究。理論方面,采用平面波展開法重點研究帶隙型硫系光子晶體光纖的完全光子帶隙形成特性與結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系,運用有限元法獲得了相應(yīng)的具有完全光子帶隙的帶隙型硫系光子晶體光纖,并且具有低限制損耗、模場面積適宜的光纖結(jié)構(gòu)參

3、數(shù)。實驗制備方面,研究了Ge-Sb-S體系硫系玻璃組分的光學特性、熱學特性和物理機械性能,研究不同方法制備硫系玻璃光子晶體光纖預(yù)制棒,并對光纖預(yù)制棒進行了拉制實驗。
  第一章介紹了光子晶體光纖的概念及其研究進展,硫系玻璃主要特性,并從帶隙型硫系光子晶體光纖基質(zhì)玻璃選取、制備工藝、理論設(shè)計和相關(guān)應(yīng)用的方面進行闡述。簡述了本論文主要研究內(nèi)容和目的。
  第二章主要介紹了帶隙型硫系光子晶體光纖的理論研究方法。采用平面波展開法理論

4、分析光子晶體光纖的完全光子帶隙形成的條件以及影響參數(shù)等。運用有限元法分析參數(shù)對光子晶體光纖的模場面積和傳輸限制損耗的影響。
  第三章介紹了硫系玻璃(Ge20Sb15S65和Ge15Sb20S65)的制備方法,并研究了這兩個組分玻璃的光學特性、熱學性能以及物理機械性能。
  第四章在理論上研究了帶隙型硫系光子晶體光纖的一些基本參數(shù)對完全光子帶隙產(chǎn)生的影響情況。分析了光纖基質(zhì)玻璃材料、纖芯空氣孔直徑、孔間距等與完全光子帶隙形成

5、的關(guān)系,空氣孔層數(shù)對帶隙型硫系光子晶體光纖的損耗大小。
  第五章設(shè)計了一種基于Ge20Se65Sb15組成為光纖基質(zhì)材料,可用于4.3μm處高功率激光傳輸?shù)牡蛽p耗硫系空心光子帶隙光纖。運用平面波展開法(PWM)和有限元法(FEM)分析了不同光纖空氣填充率和不同纖芯孔直徑下硫系玻璃光纖完全光子帶隙形成、基模限制損耗及有效模場面積大小等特性。通過優(yōu)化光纖結(jié)構(gòu)參數(shù),理論上獲得了在4.3μm處的限制損耗為0.00472dB/m,有效模場

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