內(nèi)包層為負(fù)折射率介質(zhì)雙包層光纖的傳輸特性.pdf

1、近年來,負(fù)折射率介質(zhì)材料的反常電磁特性逐漸被提出,揭示出它在光和電磁波領(lǐng)域的重要的潛在應(yīng)用價(jià)值,激起了人們極大的研究熱情。另外,它在新型波導(dǎo)和光纖中的應(yīng)用研究也成為目前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
　　 采用全矢量的方法,推導(dǎo)出了內(nèi)包層為左手材料,纖芯和外包層為常規(guī)材料的W型雙包層光纖的特征方程,通過數(shù)值模擬分析了在一定頻段范圍內(nèi)的模式分布,提出了單模傳輸模式及條件、比較了HE11模式的B-V色散曲線和右手材料光纖的區(qū)別,模擬了HE11模式

2、和HE12模式隨內(nèi)包層厚度和內(nèi)包層相對(duì)折射率變化的B-V色散特性,群時(shí)延和波導(dǎo)色散特性,并提出了潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　 本論文主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　 1,建立了內(nèi)包層為負(fù)折射率材料W型雙包層階躍光纖模型,并從最基本的電磁場理論出發(fā)采用全矢量的方法推導(dǎo)出了特征方程。
　　 2,采用與常規(guī)材料雙包層光纖比較的方法,數(shù)值模擬了HE11模式的B-V色散曲線,發(fā)現(xiàn)負(fù)折射率材料光纖HE11模式B-V色散曲線隨著內(nèi)包層厚

3、度和相對(duì)折射率變化逐漸變陡,整個(gè)模式所分布的頻段變得狹窄,這些特性幾乎和常規(guī)W型雙包層光纖特性相反。
　　 3,數(shù)值模擬了一定頻率范圍內(nèi)的模式分布,隨著內(nèi)包層厚度和相對(duì)折射率的增大,發(fā)現(xiàn)HE12模式可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)模式的單模傳輸,而光纖通信中單模傳輸更具有實(shí)際意義。
　　 4,針對(duì)單模模式進(jìn)行深入分析,隨著內(nèi)包層負(fù)折射材料厚度的增加,同一模式同一頻率下出現(xiàn)不同的傳播常數(shù),但內(nèi)包層相對(duì)折射率的變化,B-V曲線近似向左平移,曲線

4、形狀變化不大。
　　 5,通過調(diào)節(jié)內(nèi)包層厚度及內(nèi)包層相對(duì)折射率,對(duì)HE11模式的群時(shí)延和波導(dǎo)色散進(jìn)行數(shù)值模擬分析,發(fā)現(xiàn)了較寬頻段近零色散平坦區(qū)域。
　　 6,通過調(diào)節(jié)內(nèi)包層厚度及內(nèi)包層相對(duì)折射率,對(duì)單模模式HE12模式的群時(shí)延和波導(dǎo)色散進(jìn)行數(shù)值模擬分析,發(fā)現(xiàn)其數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于同等參數(shù)同等模型常規(guī)材料光纖,并且是目前已報(bào)道大負(fù)色散光纖的數(shù)十倍,而且可以保證較大的纖芯半徑等,為設(shè)計(jì)新型色散補(bǔ)償光纖及新型光纖器件提供理論基礎(chǔ)。