微納光纖的光學(xué)傳輸特性研究【開題報告】

1、畢業(yè)設(shè)計開題報告畢業(yè)設(shè)計開題報告電子信息科學(xué)與技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù)微納光纖的光學(xué)傳輸特性研究微納光纖的光學(xué)傳輸特性研究一、選題的背景與意義近年來，器件的微型化成為科學(xué)研究和技術(shù)應(yīng)用的趨勢之一，與電子器件相比，光子器件的微型化的研究剛剛開始。從商業(yè)的角度來看，光子器件的研究源于超大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓饫w通訊行業(yè)。光纖網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)實現(xiàn)了光子的回路，而在目前的光子回路里，光子器件的尺寸比較大。如此以來，微型光子器件的設(shè)計和集成成為光子學(xué)領(lǐng)域發(fā)展的重

2、要研究課題。微電子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域也有發(fā)展微納尺度上光子學(xué)技術(shù)的內(nèi)在要求。隨著集成電子技術(shù)的進(jìn)展，單位電子芯片面積上的集成器件越來越多，芯片間的通訊速度成為集成電子技術(shù)的一大瓶頸，研究者們開始考慮用電子器件間微納光波導(dǎo)的光互連的辦法解決這個問題。在這樣的研究背景下，微納尺度上的光子器件及集成進(jìn)入研究者的視界。隨著對微納尺度上的材料和光學(xué)研究的深入，研究者在微納尺度發(fā)現(xiàn)了非常有趣的光學(xué)現(xiàn)象，并基于這些現(xiàn)象研究具有各種功能的微納光子學(xué)器件。微納光

3、波導(dǎo)是這些光學(xué)現(xiàn)象和器件實現(xiàn)的最基本的單元，成為研究微納光子學(xué)現(xiàn)象和構(gòu)筑光子學(xué)器件的基石。微納光纖是一種典型的微納光波導(dǎo)，因制備簡單、損耗低而受到越來越多的關(guān)注。將玻璃材料通過不同方法制成微納米直徑的光纖具有很好的直徑均勻度和表面光滑度，可用于低損耗光傳輸，并可在可見和近紅外光學(xué)傳輸中表現(xiàn)出強(qiáng)光場約束、大比例倏逝波傳輸和大波導(dǎo)色散等特性，在光通信、傳感和非線性光學(xué)等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。微納光子器件通過在波長和亞波長尺度上對光的操控，

4、實現(xiàn)各種各樣的功能，例如微納傳感器，微納激光器，微納干涉儀等。本文主要對微納光纖中微米級光纖的光強(qiáng)分布特性的進(jìn)行研究，可作為的微納光纖器件制備的參考。二、二、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題：研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題：1.基本內(nèi)容基本內(nèi)容本課題建立了空氣包層的微納光纖模型，推導(dǎo)單模傳輸模式下微納光纖的光傳輸z軸傳播，傳播分量分別為、。由電磁場理論可知，、在均勻的光纖介質(zhì)zEzHzEzH中滿足亥姆赫茲方程：(1)222202211

5、[()()]0zzErknHrrrr?????????????????φ其中，代表光傳播的波數(shù)，β為縱向傳播常數(shù)，w為角頻率，??12000kc??????為空氣中的介電常數(shù)，c為光速。當(dāng)時，通過解方程可以解出傳播波的0?22200kn???表達(dá)式；當(dāng)時，通過修正方程可以解出傳播波的指數(shù)增加和衰減趨勢。因22200kn???此，可以解出：(2)1223()0[()()]()mczmmcmcAIurfraEBJurCYurfarbDKur

6、frb????????????(3)1223()0[()()]()mszmmsmsAIurfraHBJurCYurfarbDKurfrb????????????????其中，、、、為貝賽爾函數(shù)表達(dá)式。，mImKmJmY222101ukn???，，，222202ukn???222303ukn???cos()exp[()]cmfmjwtz??????。sin()exp[()]smfmjwtz??????在計算中，假設(shè)光纖內(nèi)部芯徑和包層的折射