微結(jié)構(gòu)光纖填充方法及其功能器件的研究.pdf

1、光子晶體光纖(photonic crystal fiber:PCF)因其具有獨(dú)特的傳光特性，近年來受到世界各國科學(xué)家的關(guān)注，成為光學(xué)領(lǐng)域中一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。它是一種帶有線缺陷的二維光子晶體，以光纖的形式存在。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是橫截面上存在著沿光纖軸向無限延伸的周期性分布的微氣孔結(jié)構(gòu)，又被稱為微結(jié)構(gòu)光纖?？諝饪椎囊耄沟霉庾泳w光纖具有傳統(tǒng)光纖無法實(shí)現(xiàn)的新的特性。改變空氣孔大小和排列，向空氣孔中填入特定的物質(zhì)會(huì)改變光纖的傳光特性，因此可實(shí)現(xiàn)新

2、的功能器件，本論文結(jié)合“973”項(xiàng)目，對(duì)微結(jié)構(gòu)光纖填充方法及功能器件進(jìn)行研究。 本文首先介紹了微結(jié)構(gòu)光纖的發(fā)展過程及研究現(xiàn)狀，概括了微結(jié)構(gòu)光纖不同于傳統(tǒng)光纖的特性；闡述了用于理論分析的數(shù)值計(jì)算方法，詳細(xì)介紹說明了光束傳輸法(bearn propagation method)；然后在研究光子晶體光纖基本性質(zhì)的基礎(chǔ)上，圍繞對(duì)光子晶體光纖進(jìn)行填充這一主題，深入研究了液晶材料的光電特性，集中概括了現(xiàn)有的幾種全部填充和選擇填充方法，針對(duì)填

3、充方法難度大的現(xiàn)狀提出了一種簡便實(shí)用的選擇填充方法，并用光束傳輸法對(duì)其進(jìn)行了數(shù)據(jù)模擬；總結(jié)歸納了多種近幾年國外報(bào)道的基于材料填充的微結(jié)構(gòu)光纖功能器件，自行設(shè)計(jì)了基于液晶材料填充的可調(diào)諧濾波器，光開關(guān)，起偏器，高雙折射光纖環(huán)鏡等功能器件。主要研究內(nèi)容如下： 1．介紹了光子晶體光纖的基本概念、分類、特性及其歷史和現(xiàn)狀。 2．概括說明了幾種對(duì)光子晶體光纖進(jìn)行理論分析常用的數(shù)值模擬方法的原理、特點(diǎn)和適用范圍。重點(diǎn)說明了光束傳輸法

4、的特點(diǎn)。 3．學(xué)習(xí)研究了液晶材料的光電特性，主要研究了其電控雙折射效應(yīng)及液晶分子在光子晶體光纖結(jié)構(gòu)中的排列方式。 4．針對(duì)向光子晶體光纖空氣孔中引入材料這一研究方向，總結(jié)了現(xiàn)有的幾種填充方法，包括全部填充和選擇填充。提出了一種稱為單孔光纖法的簡便實(shí)用的選擇填充方法，并用光束傳輸法進(jìn)行了模擬，模擬結(jié)果說明此方法比現(xiàn)在國外介紹的幾種方法要簡單實(shí)用。 5．在總結(jié)歸納了近幾年國外基于微結(jié)構(gòu)光纖填充功能器件報(bào)道的基礎(chǔ)上，自