新型大模場(chǎng)光子晶體光纖及其傳輸特性研究.pdf

1、大模場(chǎng)光纖被認(rèn)為是解決光纖激光器功率提升面臨的非線性效應(yīng)及光纖損傷等功率增長(zhǎng)限制的一種最直接有效的途徑。目前光纖激光器輸出功率的迅速增長(zhǎng)正是得益于大模場(chǎng)光纖的實(shí)現(xiàn)，大模場(chǎng)光纖的研究因此成為高功率光纖激光研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。
　　 光子晶體光纖的出現(xiàn)為大模場(chǎng)光纖的實(shí)現(xiàn)提供了一種全新的設(shè)計(jì)思路。光子晶體光纖指折射率分布沿軸向在光纖橫截面上呈波長(zhǎng)量級(jí)二維周期性或準(zhǔn)周期性分布的光纖結(jié)構(gòu)。由于具有二維可調(diào)的折射率分布特性，因而相比于傳統(tǒng)光

2、纖，光子晶體光纖具有無(wú)限單模特性、可控色散特性、可實(shí)現(xiàn)高雙折射和大模場(chǎng)面積傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，已成為一種新型的光導(dǎo)材料，開(kāi)辟了一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域。
　　 本文首先研究了同時(shí)具有低彎曲損耗和大模場(chǎng)單模傳輸?shù)慕M合式微結(jié)構(gòu)光子晶體光纖系統(tǒng)。分析了由多模光子晶體光纖的兩端分別連接一根單模光子晶體光纖組成的光纖系統(tǒng)的傳輸特性。采用有限元法分析了多模光纖中的彎曲損耗情況，以及多模光纖中介質(zhì)柱直徑對(duì)其模場(chǎng)面積的影響。同時(shí)，采用光束傳播法對(duì)光纖的連接特性

3、和單模特性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，這種新型結(jié)構(gòu)的光纖傳輸系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)1593μm2的大模場(chǎng)面積和低彎曲損耗傳輸。通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，多模光纖和兩個(gè)單模光纖間還可以實(shí)現(xiàn)較低的連接損耗。
　　 本文還提出了一種微結(jié)構(gòu)芯大模場(chǎng)平頂光纖結(jié)構(gòu)。通過(guò)在微結(jié)構(gòu)光纖的纖芯中引入不同尺寸的高折射率介質(zhì)柱，形成平頂光束所需的折射率分布。利用光束傳播法分析了光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)基模模場(chǎng)分布的影響，并用平面波展開(kāi)法研究了光纖的容差。研究表明，這種結(jié)構(gòu)的光纖能有