本文選題：光子晶體光纖 + 有限元法　； 參考：《華中科技大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：近年來隨著光子晶體光纖的成功拉制,對(duì)光子晶體光纖的研究已成為熱點(diǎn)。光子晶體光纖也稱為微結(jié)構(gòu)光纖,因其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活,可調(diào)參數(shù)眾多,使得光子晶體光纖具有傳統(tǒng)光纖無法企及的優(yōu)越特性,諸如無截止的單模傳輸特性、模場面積可調(diào)特性、可調(diào)控的色散特性、高非線性特性等。本文主要研究光子晶體光纖的高雙折射特性,高雙折射特性是光子晶體光纖優(yōu)于傳統(tǒng)光纖的重要特性之一。隨著光子晶體光纖理論分析方法的成熟,各種各樣二維橫截端面的高雙折射光子晶體光纖不斷涌現(xiàn)。高雙折射光子晶體光纖在光信息傳輸中,逐漸實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)小型化。因此,研究光子晶體光纖的高雙折射特性具有重要意義,設(shè)計(jì)新型的高雙折射光子晶體光纖也是大勢(shì)所需。首先,本文綜述了光子晶體光纖的有關(guān)特性、分類、高雙折射光子晶體光纖的研究現(xiàn)狀。簡要介紹了光子晶體光纖的幾種理論分析方法,并且重點(diǎn)闡述了有限元法及其有限元分析軟件Comsol Multiphysics。其次,設(shè)計(jì)了一種雙芯高雙折射光子晶體光纖,其雙折射在波長1550 nm處達(dá)到了1.65×10-2,比普通的光子晶體光纖的雙折射數(shù)值高出了一個(gè)數(shù)量級(jí)。并用Comsol Multiphysics軟件對(duì)該光纖進(jìn)行了仿真模擬,對(duì)其雙折射特性進(jìn)行深入細(xì)致的分析。除此之外,還分析了該光纖的其它特性,如模場面積特性和非線性系數(shù)特性等。其次,本文還設(shè)計(jì)了一種高非線性大負(fù)色散高雙折射光子晶體光纖,其高非線性特性在非線性光學(xué)的很多方面都有應(yīng)用,如在超連續(xù)譜中的應(yīng)用,其負(fù)色散特性可以用來作為傳輸光纖的色散補(bǔ)償光纖。該光纖在波長1550 nm處,其雙折射、非線性系數(shù)、色散分別達(dá)到了B=9.23×10-2、γx=2852 W-1?km-1、γy=3695 W-1?km-1、Dx=336466 ps?nm-1?km-1、Dy=340975 ps?nm-1?km-1,其值均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的光子晶體光纖的數(shù)值。本文對(duì)該光纖進(jìn)行了COMSOL仿真結(jié)果分析,并且對(duì)其雙折射特性、非線性特性、色散特性分別進(jìn)行了詳細(xì)的分析與討論。本文設(shè)計(jì)了兩種高雙折射光子晶體光纖。系統(tǒng)的理論介紹,詳細(xì)的數(shù)值模擬過程,以及嚴(yán)密的光纖特性分析,對(duì)設(shè)計(jì)高雙折射光子晶體光纖具有一定的指導(dǎo)意義。
[Abstract]:In recent years, with the successful fabrication of photonic crystal fiber, the research of photonic crystal fiber has become a hot spot.Photonic crystal fiber is also called micro-structure fiber. Because of its flexible structure and many adjustable parameters, photonic crystal fiber has many excellent characteristics, such as uncut single-mode transmission characteristics, adjustable mode field area characteristics, which can not be achieved by traditional optical fiber.Adjustable dispersion, high nonlinear, etc.In this paper, the high birefringence of photonic crystal fiber is studied. The high birefringence is one of the most important properties of photonic crystal fiber.With the maturity of theoretical analysis methods of photonic crystal fiber, various two-dimensional cross-sectional high birefringence photonic crystal fibers are emerging.High birefringence photonic crystal fiber is miniaturized in optical information transmission.Therefore, it is of great significance to study the high birefringence of photonic crystal fiber, and it is necessary to design a new high birefringence photonic crystal fiber.Firstly, the properties and classification of photonic crystal fiber (PCF) and the research status of high birefringence photonic crystal fiber (PCF) are reviewed in this paper.Several theoretical analysis methods of photonic crystal fiber are briefly introduced, and the finite element method and its finite element analysis software Comsol Multiphysics are emphasized.Secondly, a double core high birefringence photonic crystal fiber is designed. Its birefringence reaches 1.65 脳 10 ~ (-2) at 1550 nm, which is an order of magnitude higher than that of ordinary photonic crystal fiber.The fiber is simulated by Comsol Multiphysics software, and its birefringence is analyzed in detail.In addition, other characteristics of the fiber, such as mode field area characteristics and nonlinear coefficient characteristics, are also analyzed.Secondly, a high nonlinear photonic crystal fiber with large negative dispersion and high birefringence is designed. Its high nonlinear properties are applied in many aspects of nonlinear optics, such as in supercontinuum spectrum.The negative dispersion characteristics can be used as dispersion compensation fibers for transmission fibers.At the wavelength of 1550 nm, the birefringence, nonlinear coefficient and dispersion of the fiber are as high as B _ (9.23 脳 10 ~ (-2)), 緯 _ XN _ (2852) W ~ (-1) K ~ (-1) K ~ (-1), 緯 _ y ~ (3 695) W ~ (-1) K ~ (m ~ (-1)) DX ~ (336466) / m ~ (340975) s ~ (-1) nm ~ (-1) K ~ (m ~ (-1)), which are much higher than those of ordinary photonic crystal fiber.In this paper, the COMSOL simulation results of the fiber are analyzed, and the birefringence, nonlinear and dispersion characteristics of the fiber are analyzed and discussed in detail.Two kinds of high birefringence photonic crystal fibers are designed in this paper.The theoretical introduction of the system, the detailed numerical simulation process and the rigorous analysis of optical fiber characteristics have certain guiding significance for the design of high birefringence photonic crystal fiber.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN253

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