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| 随着科学技术的不断进步,光纤应用越来越广泛,光纤应用波段正从近红外波段向中、远红外波段推进。同时人们对光纤的要求也越来越多,其中包括期望光纤能传输大功率的能量,特别是用光纤传输中、远红外激光,例如外科手术中利用光纤传输CO2激光能量。近几十年来人们研究探索了不同结构不同材料的红外光纤,不断发展并完善光纤的传输特性,红外光纤已成为人们关注的热点课题之一。光子晶体光纤自被提出以来,其区别于传统光纤的独特结构和特性如高耦合效率、低弯曲损耗、低非线性、可控色散等新奇特性成为近来年众多科学家研究热点。将光子晶体光纤用于红外传输为研究低损耗、高传输功率的红外光纤提供了一种新的研究思路。同时,由于光子晶体光纤的结构复杂,实现包含周期性空气孔的石英玻璃微观结构是光纤实际制作的一大难点。本文首先运用平面波展开法(PWM)和全矢量有限元法(FEM)对光子晶体光纤的带隙结构、导光特性和损耗特性进行深入分析后,设计了一种晶格常数为10.4μm,占空比为0.80,纤芯半径为20.8μm,包层层数八层的三角格子红外光子晶体光纤来传输大功率、高质量的10.6μmCO2激光能量。考虑到红外光子晶体光纤的实际应用,本文重点研究了在样品制备过程中由于工艺限制出现多种缺陷例如空气柱缺失、位错、半径、形状偏差及晶格失配等情况对红外光子晶体传能光纤的损耗特性的影响,建立多种的计算模型,应用基于全矢量有限元法(FEM)的COMSOL软件,通过对大量模型的仿真计算,得到了红外光子晶体光纤中缺陷结构参量的变化与光纤特性之间的联系,结果表明,在一定限度内的缺陷可以降低损耗,但是较大的缺陷将严重影响红外光子晶体光纤的损耗,这对于红外光子晶体光纤的实际制备具有重要价值。 |
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