低損耗光子晶體光纖設(shè)計(jì)及其在DWDM系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

1、隨著信息社會的到來，人們對信息量的需求不斷提高，目前大量出現(xiàn)的傳輸速率在數(shù)兆比特每秒的圖像通信、高清晰寬帶網(wǎng)絡(luò)電視(IPTV)以及高速局域網(wǎng)(LAN)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)等新業(yè)務(wù)，都促使光纖通信系統(tǒng)向超高速率、超大容量、超長距離的方向發(fā)展。密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)就是適應(yīng)這種發(fā)展而產(chǎn)生的。在DWDM系統(tǒng)中，理想的光纖應(yīng)該是具有很小的衰減、適當(dāng)?shù)纳?、較大的有效面積、很低的PMD、理想的彎曲特性等。實(shí)際使用的光纖很難同時(shí)滿足這些要求。人們

2、開始尋求研制新型光纖以取代常規(guī)光纖，為進(jìn)一步增加光網(wǎng)絡(luò)的容量，提升光網(wǎng)絡(luò)的性能掃除障礙。 本文討論的光子帶隙光纖(PBGFs)就是其中的一種新型光纖。PBGFs以其獨(dú)特的傳輸特性，徹底解決了光傳輸時(shí)遇到的損耗、色散和非線性問題，近年來引起了人們越來越多的關(guān)注，日益成為理論和實(shí)驗(yàn)研究的熱點(diǎn)。PBGFs具有獨(dú)特的幾何結(jié)構(gòu)，從橫截面上看，包層折射率呈周期性變化，中間抽掉一些空氣孔形成缺陷作為纖芯。由于周期性的獨(dú)特的幾何結(jié)構(gòu)使得光子晶體

3、光纖能以獨(dú)特的機(jī)理——光子帶隙效應(yīng)——導(dǎo)光。獨(dú)特的導(dǎo)光機(jī)理造就了光子晶體光纖獨(dú)特的傳輸特性：可控的波導(dǎo)色散特性、理論上極低的損耗和極低的非線性效應(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PBGFs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(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，對PBGFs導(dǎo)光特性、色散特性、損耗特性和非線性效應(yīng)等進(jìn)行分析研究。本文首先采用頻域有限差分法(FDFD)，研究PBGFs的損耗特性。數(shù)值分

4、析結(jié)果表明：選擇高填充率的結(jié)構(gòu)、特定的缺陷尺寸和增加包層的層數(shù)，都能有效地減小PBGFs損耗。通過選擇特定的結(jié)構(gòu)參數(shù)，得到了最低損耗達(dá)到0.15dB/km的PBGFs。然后應(yīng)用MATLAB語言進(jìn)行編程，開發(fā)出一個(gè)用于分析光子晶體光纖的性能特性的軟件系統(tǒng)，利用該軟件系統(tǒng)可以分析不同結(jié)構(gòu)參數(shù)光子晶體光纖的導(dǎo)光特性、損耗和色散特性。最后利用PCF性能分析軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種具有低損耗、低色散和色散平坦的PBGFs，并研究了該光纖在DWDM系統(tǒng)中