本文選題：石墨烯 + 微納光纖��； 參考：《浙江大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：石墨烯自從被發(fā)現(xiàn)以來(lái),因其獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)以及光電特性,受到了廣泛關(guān)注。特別是,石墨烯具有超高的非線性系數(shù),是一種極具潛力的超緊湊非線性光學(xué)介質(zhì)。因此,本文將石墨烯和微納光纖相結(jié)合,形成石墨烯-微納光纖復(fù)合結(jié)構(gòu),通過(guò)理論建模及數(shù)值仿真,對(duì)其非線性光學(xué)特性加以分析。在總結(jié)石墨烯波導(dǎo)的研究進(jìn)展基礎(chǔ)上,本文結(jié)合微納光纖傳輸理論及石墨烯光學(xué)特性理論,建立了石墨烯-微納光纖復(fù)合結(jié)構(gòu)的非線性參量過(guò)程理論模型。仿真計(jì)算表明,復(fù)合結(jié)構(gòu)同時(shí)具有高非線性系數(shù)和高損耗值,因而提出利用FOM參數(shù)表征該復(fù)合結(jié)構(gòu)的非線性特性。通過(guò)對(duì)微納光纖直徑進(jìn)行優(yōu)化,針對(duì)通信波段1550nm以及10w的入射光峰值功率,FOM參數(shù)在微納光纖直徑為0.75μm時(shí)達(dá)到其最大值0.0083 W-1。僅在26.2μm長(zhǎng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)中,最高轉(zhuǎn)換效率可達(dá)-25.2dB,轉(zhuǎn)換帶寬達(dá)到400nm,而且將入射泵浦光放置在零色散波長(zhǎng)附近(980nm),轉(zhuǎn)換帶寬能夠達(dá)到780nm�？梢�(jiàn),通過(guò)在微納光纖上包覆石墨烯形成石墨烯-微納光纖復(fù)合結(jié)構(gòu),可以有效提升其非線性光學(xué)性能。本文分析了石墨烯化學(xué)勢(shì)的變化對(duì)復(fù)合結(jié)構(gòu)的影響。當(dāng)化學(xué)勢(shì)為0.5 eV時(shí),石墨烯-微納光纖復(fù)合結(jié)構(gòu)在1550 nm波段將會(huì)發(fā)生狹縫效應(yīng),石墨烯層對(duì)光場(chǎng)的束縛作用大大加強(qiáng)。此時(shí),在2μm量級(jí)長(zhǎng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)中,僅需2mW入射功率,轉(zhuǎn)換效率即可提高至1.6dB,但是因符合狹縫效應(yīng)的波段很窄,帶寬變得很窄,僅為4 nm。
[Abstract]:Graphene has attracted much attention since it was discovered because of its unique two-dimensional structure and optoelectronic properties. In particular, graphene has a high nonlinear coefficient and is a potential ultra-compact nonlinear optical medium. In this paper, graphene and micro-nano fiber are combined to form graphene micro-nano fiber composite structure. The nonlinear optical properties of graphene fiber are analyzed by theoretical modeling and numerical simulation. On the basis of summarizing the research progress of graphene waveguide, the nonlinear parametric process model of graphene micro-nano fiber composite structure is established by combining the theory of transmission of micro-nano fiber and the theory of optical properties of graphene. The simulation results show that the composite structure has both high nonlinear coefficient and high loss value. Therefore, FOM parameters are used to characterize the nonlinear characteristics of the composite structure. By optimizing the diameter of micro-nano fiber, the maximum value of 0.0083 W-1 is obtained when the diameter of micro-nano fiber is 0.75 渭 m for the 1550nm of communication band and the peak power of incident light at 10 w. Only in the 26.2 渭 m long composite structure, the maximum conversion efficiency can reach -25.2dB, the conversion bandwidth is 400 nm, and the incident pump light is placed near the zero dispersion wavelength, the conversion bandwidth can reach 780 nm. It can be seen that the composite structure of graphene and micro-nano fiber is formed by coating graphene on the micro-nano fiber, which can effectively improve the nonlinear optical properties of the fiber. In this paper, the influence of the chemical potential of graphene on the composite structure is analyzed. When the chemical potential is 0.5 EV, the slit effect will occur in the 1550 nm band of graphene micro-nano fiber composite structure, and the binding effect of graphene layer on the light field will be strengthened greatly. At this time, the conversion efficiency can be increased to 1.6 dB in the composite structure with 2 渭 m order of magnitude, only need 2mW incident power, but due to the narrow band according to the slit effect, the bandwidth becomes very narrow, and the bandwidth is only 4 nm.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TB33

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1 記者 張Z，

本文編號(hào)：1986320