光子晶體光纖傳輸特性的數(shù)值模擬分析.pdf

1、光子晶體光纖(PCF)是一種將光子晶體結(jié)構(gòu)引入光纖中而形成的新型光纖。由于它具有很多奇異的特性，如無截止波長的單模特性、極低的理論損耗、可調(diào)的色散、良好的非線性及高雙折射特性等，故近年來PCF引起了國內(nèi)外廣泛的關(guān)注，在近幾年里迅速發(fā)展成為光纖通信、光纖傳感和光電器件領(lǐng)域的一個研究熱點。本文利用兩種數(shù)值模擬方法分析了幾種PCF的傳輸特性，計算了不同結(jié)構(gòu)PCF的截止、偏振、色散等特性。論文主要內(nèi)容包括： (1)應(yīng)用平面波法，結(jié)合無限

2、邊界周期問題的布洛赫邊界條件、倒格子空間和第一布里淵區(qū)理論，分析了二維正方晶格和二維三角晶格光子晶體光波白面內(nèi)和面外入射時的光子帶隙和光場分布特性。 (2)建立了頻域有限差分法PCF模擬分析程序，對兩類典型的商用PCF——LMA-20型大模場PCF和帶隙型PCF的相關(guān)傳輸特性，包括模場分布、截止特性、模場半徑、數(shù)值孔徑和模場有效面積等進行了模擬計算，計算結(jié)果與測試結(jié)果吻合很好。 (3)提出一種新的高雙折射PCF結(jié)構(gòu)。通過

3、在類矩形PCF纖芯中引入一對大空氣孔，去掉大空氣孔附近的四個小孔，并調(diào)整包層的橫、縱向空氣孔間距，形成一種具有不同頂角的三角結(jié)構(gòu)PCF。采用頻域有限差分法分析了該高雙折射PCF的模場特性、偏振特性、色散特性、截止特性及限制損耗。分析表明，合理設(shè)置光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)可使該PCF‘的模式雙折射比普通光纖至少高出一個數(shù)量級；并且可以在很寬的波長范圍內(nèi)保持單模傳輸，同時具有極低的限制損耗。 (4)應(yīng)用MATLAB語言，初步設(shè)計了用于分析PCF