新型光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與關(guān)鍵特性分析.pdf

1、納米技術(shù)與光子技術(shù)的結(jié)合促進(jìn)了光子晶體概念的提出。作為光子晶體一個(gè)重要應(yīng)用，光子晶體光纖的出現(xiàn)標(biāo)志著新一代光纖的誕生。與傳統(tǒng)光纖相比，光子晶體光纖具有許多無法比擬的奇異特性，如無盡單模傳輸、可控的色散、非線性特性以及高雙折射特性等。近年來，光子晶體光纖的研究與發(fā)展更是引起了世界范圍的廣泛關(guān)注，呈現(xiàn)出“新結(jié)構(gòu)、新應(yīng)用”兩大特點(diǎn)。 本論文旨在運(yùn)用數(shù)值方法，圍繞新型光子晶體光纖的設(shè)計(jì)、特性及應(yīng)用進(jìn)行前瞻性、探索性的理論分析研究，內(nèi)容包

2、括光波導(dǎo)的有限元模型以及光子晶體光纖的模式特性、偏振特性、色散特性及損耗特性等幾個(gè)方面。主要研究內(nèi)容如下： 第一部分：有限元法及其在光波導(dǎo)中的應(yīng)用研究建立了基于線性三角形單元的三分量有限元分析模型，分析了正三角形格子光子晶體光纖的模場特性，總結(jié)了三分量有限元法的優(yōu)缺點(diǎn)。 建立了基于混合棱邊/節(jié)點(diǎn)元帶有完全匹配層吸收邊界條件的全矢量有限元分析模型，驗(yàn)證了該模型的正確性與有效性。深入研究了有限元方法中的對(duì)稱邊界條件。

3、 第二部分：光子晶體光纖的瑞利散射特性數(shù)值研究建立了基于全矢量有限元方法的光纖瑞利散射損耗數(shù)值分析模型。分析了F摻雜以及GeO2摻雜高折射率芯Bragg光纖的瑞利散射特性，深入研究了結(jié)構(gòu)參量對(duì)瑞利散射損耗的影響；分析了正三角形格子光子晶體光纖的瑞利散射特性，深入研究了瑞利散射系數(shù)、光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)等參量對(duì)瑞利散射損耗的影響。 第三部分：寬帶色散平坦光子晶體光纖的設(shè)計(jì)提出了一種用于實(shí)現(xiàn)寬帶平坦色散的光子晶體光纖結(jié)構(gòu)，分析了該結(jié)構(gòu)光纖的

4、模場特性以及波導(dǎo)色散特性，通過優(yōu)化在理論上實(shí)現(xiàn)了1130～1710nm波長范圍內(nèi)色散值為0.3±0.3 ps/(km·nm)的近零色散平坦光纖，研究了結(jié)構(gòu)偏差對(duì)色散平坦特性的影響。 第四部分：高雙折射低限制損耗光子晶體光纖的設(shè)計(jì)提出了一種高雙折射低限制損耗光子晶體光纖結(jié)構(gòu)，深入研究了光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)與模式雙折射、限制損耗之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)光纖不僅可以獲得高達(dá)10-3量級(jí)的模式雙折射，而且可以在包層空氣孔環(huán)數(shù)僅為4的情況下實(shí)現(xiàn)不超