光子晶體光纖的數(shù)值模擬及特性分析.pdf

1、自從1992年St. J. Russell等人提出光子晶體光纖的概念來(lái)，眾多的大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)投入了大量的人力物力對(duì)光子晶體光纖在理論和實(shí)際應(yīng)用方面進(jìn)行了深入的研究。光子晶體光纖是一種將光子晶體結(jié)構(gòu)引入光纖中而制成的新型光纖。許多理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明這種光纖具有很多優(yōu)良的性能，如；不截止的單模特性、可控的模場(chǎng)面積、靈活的色散特性、高非線性等，在特種光纖、光電子器件等方面將具有廣闊的應(yīng)用前景，是光纖技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新方向。 光子晶體光

2、纖由于結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，從而具有兩種不同的導(dǎo)光機(jī)制，即：全內(nèi)反射型和光子帶隙型。全內(nèi)反射型光子晶體光纖和普通光纖的工作原理是基本一樣的，但也有區(qū)別。光子帶隙型光子晶體光纖依靠的是一種全新的導(dǎo)光機(jī)制，它是光子晶體光纖周期性介質(zhì)結(jié)構(gòu)所特有的。在周期性的介質(zhì)材料里，當(dāng)波長(zhǎng)與介質(zhì)材料的尺寸可以比擬的時(shí)候，就會(huì)形成光子禁帶。而引入線性缺陷，某種頻率的光就可以限制在其中傳播。正是光子晶體光纖具有不同于傳統(tǒng)光纖的導(dǎo)光原理，使得其具有上面提到的很多新特性。

3、 不同的導(dǎo)光原理使得分析方法也不盡相同，對(duì)于光子晶體光纖的分析比普通光纖的更為復(fù)雜。從剛剛開(kāi)始研究到現(xiàn)在人們一直在尋求簡(jiǎn)單、快捷而有效的方法來(lái)分析光子晶體光纖的特性，其中出現(xiàn)了大量的計(jì)算方法，如：等效折射率模型、平面波展開(kāi)法、時(shí)域有限差分法、有限元法等。本文在深入研究波動(dòng)理論的基礎(chǔ)上，通過(guò)依次對(duì)波動(dòng)方程的場(chǎng)變量和折射率函數(shù)展開(kāi)的方法，推導(dǎo)出了光子晶體光纖的矩陣形式的本征方程，從而建立了模擬光子晶體光纖的正交函數(shù)展開(kāi)模型，并詳細(xì)推