光子晶體光纖色散特性的研究.pdf

1、光子晶體光纖(PCF)具有與傳統(tǒng)光纖顯著不同的色散特性。PCF的包層由微米量級空氣孔排列而成，這種特殊結(jié)構(gòu)使得PCF的色散曲線具有靈活可調(diào)的特性。在光纖通信、色散補償以及非線性光學(xué)等實際應(yīng)用中，PCF的色散特性是十分重要的。 有限元法(FEM)是一種適用于PCF截面任意空氣孔分布的有效計算方法，計算結(jié)果具有很高的精度。本文從磁場強度的波動方程出發(fā)，利用變分原理推導(dǎo)出了有限元法的一系列公式。此外，本文改進(jìn)了有限元法的計算程序，可以

2、在1/4場域或半場域內(nèi)計算PCF基模的不同偏振態(tài)。 光纖的近零色散平坦是寬帶高速WDM系統(tǒng)傳輸?shù)年P(guān)鍵。到目前為止，人們已設(shè)計出了多種近零色散平坦PCF。本文又設(shè)計了一種新型的近零色散平坦的三重對稱芯PCF。對于實際制備出的PCF，由于其結(jié)構(gòu)參量通常偏離理論設(shè)計值，色散系數(shù)也會偏離相應(yīng)的設(shè)計值。為此，本文研究了不同結(jié)構(gòu)PCF的近零色散平坦穩(wěn)定性。數(shù)值計算結(jié)果表明：在1550nm附近，當(dāng)結(jié)構(gòu)參量偏離設(shè)計值時，三重對稱芯PCF和普通六

3、角型PCF的色散系數(shù)變化量比孔徑逐層變化的PCF小得多。因此，三重對稱芯PCF和普通六角型PCF的近零色散平坦穩(wěn)定性比孔徑逐層變化的PCF好得多。當(dāng)進(jìn)一步考慮限制損耗的因素時，三重對稱芯PCF是實用性最好的一種近零色散平坦PCF。 非零色散位移光纖(NZDSF)已廣泛應(yīng)用于光傳輸系統(tǒng)。由于它在1550nm通信窗口具有極低的色散系數(shù)，通常不需要額外的色散補償。然而隨著系統(tǒng)傳輸比特率的不斷提高，NZDSF需要使用專門的色散補償光纖進(jìn)