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| 随着光纤技术的发展,光纤的传输波段从2μm以下的近红外区域逐渐向更长的中红外甚至远红外区域发展。与普通光纤不同,红外光纤主要用于激光能量的传输。近几十年来,人们在红外光纤领域展开了大量的理论研究工作,并逐渐开始实用化。目前,红外光纤在医学及工业上的CO2激光能量传输和传感等领域已得到广泛应用。本文通过比较分析材料的光学物理等特性,利用平面波展开法（PWM）对材料带隙进行计算,为了获得一种适合于传输10.6μmCO2激光的Bragg光纤,选取了适合于传输10.6μmCO2激光的包层材料（ As 2Se3/PEI ）并确定了其填充率（ fμ0.8）。然后采用基于全矢量有限元法（FEM）的COMSOL软件进行仿真,对红外空心Bragg光纤的结构参数进行优化,当结构参数为:纤芯内径为1 50μm,晶格周期为7μm,高低折射率材料厚度分别为1.4μm和5 .6μm,包层周期达到20层时,实现了其在10.6μm处的低损耗传输,损耗可降低到5. 14dB/km,远远优于目前已达到的10 dB /km以下。考虑到制作工艺的不完善性,本文分析了在包层中引入单个周期缺陷时对其损耗造成的影响。仿真结果表明,在利用第二带隙导光且完整结构晶格周期为μμ7μm的Bragg光纤中,引入尺寸略大于晶格周期的缺陷有助于减小其在10 .6μm波长处的损耗,反之则会使得损耗变大,而且缺陷越靠近纤芯影响越大。在靠近纤芯的第一层引入μ’μ7.18μm的缺陷对降低光纤损耗效果最明显。研究结果对于红外光纤的制作和应用具有重要意义。 |
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