新型雙芯光子晶體光纖理論及特性研究.pdf

1、光子晶體光纖有著許多單模光纖所不具有的特性，隨著光子晶體光纖理論分析方法的成熟和制作方法的不斷完善，各種各樣的光子晶體光纖不斷涌現(xiàn)。傳統(tǒng)石英雙芯光纖因為制作比較繁瑣，而且對加工的技術(shù)要求比較高的缺點，所以雙芯光子晶體光纖不但在制作過程比較簡單，還具有優(yōu)良的耦合特性。因此，光子晶體光纖對現(xiàn)代集成光學(xué)的意義也愈發(fā)重要。
　　本文以雙芯光子晶體光纖為研究對象，設(shè)計和分析了兩種不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下雙芯光子晶體光纖，通過應(yīng)用全矢量有限元法分別對設(shè)

2、計的雙芯PCF耦合長度和寬帶平坦色散特性以及基于鉛硅酸鹽材料雙芯光子晶體光纖在偏振分束器中的應(yīng)用進行了相關(guān)的分析。
　　本文的具體工作內(nèi)容如下：
　　(1)詳細介紹了雙芯光子晶體光纖的導(dǎo)光原理以及與傳統(tǒng)單模光纖的區(qū)別和優(yōu)勢，并且闡述了雙芯光子晶體光纖的分類以及制備，歸納并總結(jié)了雙芯光子晶體光纖國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。
　　(2)介紹了雙芯光子晶體光纖的不同理論分析方法，著重介紹了本文所使用的全矢量有限元法的基本原理，說明了C

3、OMSOL軟件進行仿真的方法和步驟。最后，還介紹了光子晶體光纖的幾種基本特性。
　　(3)提出了一種新型橢圓孔的高雙折射以及寬帶平坦色散雙芯光子晶體光纖，通過在兩個纖芯附近引入六個橢圓孔構(gòu)成不對稱性從而提高模式雙折射，并且應(yīng)用全矢量有限元法對設(shè)計光纖的耦合特性以及色散特性進行數(shù)值仿真模擬研究。優(yōu)化分析結(jié)果表明，通過改變光纖內(nèi)部的結(jié)構(gòu)參數(shù)，這種新型雙芯PCF的模式雙折射可以達到210?量級；對應(yīng)x的偏振態(tài)的耦合長度為68.178?m

4、，對應(yīng)y的偏振態(tài)的耦合長度為74.825?m；在傳輸波長1.1～1.60?m的范圍內(nèi)具有寬帶平坦色散特性。
　　(4)提出了一種基于鉛硅酸鹽玻璃的新型雙芯 PCF偏振分束器，而且和具有同結(jié)構(gòu)的石英玻璃雙芯PCF偏振分束器的相關(guān)特性進行比較。通過優(yōu)化分析表明，這種新型材料偏振分束器具有耦合損耗極低和更高的消光比，在工作波長為1.55?m，光纖長度是688?m，耦合損耗為0.0019dB；纖芯A消光比為-64.1dB，消光比小于-20