PBG光子晶體光纖色散及非線性的研究.pdf

1、隨著信息時代的到來,語音、圖像、視頻、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)量的膨脹,人們對通信網(wǎng)絡(luò)容量的要求急劇增大.大容量的光纖通信網(wǎng)作為骨干網(wǎng)絡(luò)已滲透到各種電信網(wǎng)絡(luò)中,并且隨著密集波分復(fù)用系統(tǒng)(DWDM)的發(fā)展和逐步成熟,光纖通信網(wǎng)絡(luò)正進一步向超高速、超大容量的方向發(fā)展,逐步向全光網(wǎng)絡(luò)的方向演進.然而在傳統(tǒng)的光纖通信網(wǎng)中,傳輸介質(zhì)光纖本質(zhì)上受到損耗、色散和非線性效應(yīng)三大因素的限制,使得網(wǎng)絡(luò)容量的進一步提高,網(wǎng)絡(luò)性能的進一步提升越來越困難,從而人們開始尋求研制

2、新型光纖以取代常規(guī)光纖,以此為進一步增加光網(wǎng)絡(luò)的容量,提升光網(wǎng)絡(luò)的性能掃除傳輸介質(zhì)造成的障礙.該文討論的帶隙效應(yīng)光子晶體光纖(PBG-PCF)就是其中的一種新型光纖.PBG-PCF近年來引起了人們越來越多的關(guān)注,日益成為研究的熱點.PBG-PCF具有獨特的幾何結(jié)構(gòu),從截面上看,包層折射率呈周期性變化,而中心為一缺陷作為纖芯;獨特的幾何結(jié)構(gòu)使得光子晶體光纖能以獨特的機理——光子帶隙效應(yīng)——導(dǎo)光:獨特的導(dǎo)光機理造就了光子晶體光纖獨特的傳輸特

3、性——可控的波導(dǎo)色散特性、理論上極低的損耗和非線性效應(yīng);從而表現(xiàn)出作為光網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的巨大潛力.由于PBG-PCF具有復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu),電磁波理論難以得到精確的解析解,只能通過采用數(shù)值方法進行計算機仿真來對PBG-PCF進行分析研究.該文首先采用平面波法(PWM)和時域有限差分法(FDTD)這兩種數(shù)值方法,研究PBG-PCF的空氣導(dǎo)光特性、缺陷態(tài)、色散特性:得出PBG-PCF實現(xiàn)空氣導(dǎo)光的條件,以及在不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)條件下,PBG-PCF的

4、空氣導(dǎo)光特性、缺陷態(tài)及對應(yīng)的波導(dǎo)色散特性.然后類比于激光在大氣中傳輸時產(chǎn)生的主要的非線性效應(yīng),結(jié)合空氣通道PBG-PCF本身的實際情況,對激光束在PBG-PCF空氣通道中傳輸時的非線性效應(yīng)作了分析討論,半定量地分析了激光束在PBG-PCF空氣通道中傳輸時可能產(chǎn)生的熱畸變、受激拉曼效應(yīng)及擊穿效應(yīng).隨后對造成激光束在PBG-PCF空氣通道中傳輸損耗的線性效應(yīng)——吸收和散射及其他一些可能造成損耗的因素做了簡單的分析.最后簡單地討論PBG-PC