文档介绍
| 光子晶体光纤(PCF)作为一种新型的光学材料，由于其独特的性质和近乎完美的控制光波在其中的传输，引起了当前国内外的广泛关注与研究。首先，本文介绍了课题的研究背景，然后阐述了光子晶体光纤的研究现状及意义。接着简要介绍了光子晶体光纤所具有的许多奇异的特性,如无休止单模特性，可调的色散特性，高双折射特性，极强的非线性等。然后论文对于研究光子晶体光纤所用到的一些常见的数值分析方法进行了简单的介绍和对比，本文主要运用多极法和有限元法对光纤进行理论研究和数值模拟分析。其次，本文提出了一种类蝶型高双折射低损耗PCF结构，并利用多极法对其基模的模场分布、双折射及限制损耗特性进行了数值模拟。所设计的PCF结构中外包层空气孔为四层，在波长为1.55μm处的双折射比传统的高双折射光纤(~5×10-4)高两个数量级以上，达到了1.06×10-2，限制损耗达到10-6dB/m。而具有较多层空气孔时,优化各结构参数，可得在1.55μm处双折射达到2.045×10-2，PCF的两偏振基模之间具有极高的损耗比，这一特殊特性对制作单模单偏振保偏光纤有明显的应用价值。所提出的PCF结构在高双折射效应的实现、低损耗的光传输、光子器件的研制等方面有着独特的优势。接着本文提出了几种在较宽的通信区域色散平坦的准晶格光子晶体光纤（PQF），把双包层结构引入准晶格光子晶体，通过全矢量有限元算法的模拟软件COMSOL，分别研究了准光子晶体光纤的色散特性。数值模拟结果指出，通过调整各项参数,在1550μm附近较宽的波段内得到了具有宽带色散平坦的正、零和负色散平坦PQF。色散平坦光纤除可在波分复用通信系统以及光孤子的产生和传输中作为理想的传输介质外,还可在光学参变放大和优化一些非线性器件的性能方面有着重要的应用。 |
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