本文關(guān)鍵詞：基于雙芯光子晶體光纖寬帶偏振分束器的設計及性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著信息化社會的高度發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務呈爆炸式增長,通信網(wǎng)的傳輸容量將達到Tb/s量級,高速率、大容量的全光網(wǎng)絡已成為未來通信發(fā)展的趨勢。超大容量和超高速率的全光網(wǎng)絡需要高性能光器件做支撐,性能優(yōu)良價格低廉的全光器件成為人們的研究熱點。偏振分束器是全光網(wǎng)中一種重要的光器件,基于雙折射原理制成。傳統(tǒng)的偏振分束器通過普通波導器件獲得雙折射特性,由于這些器件的雙折射系數(shù)較小,因此傳統(tǒng)偏振分束器的長度較長、分光比較低、帶寬較窄。近年來,光子晶體光纖以其無盡單模、高雙折射、高非線性等獨特性能引起人們的高度重視。光子晶體光纖結(jié)構(gòu)靈活可控,通過調(diào)整光纖的結(jié)構(gòu),包括孔間距、占空比、晶格常數(shù)、基質(zhì)材料以及空氣孔的尺寸和形狀,可以實現(xiàn)高雙折射特性,為高性能偏振分束器的研制提供了基礎(chǔ)。本論文基于光子晶體光纖的優(yōu)異性能,利用有限元算法研究了超寬帶低損耗的偏振分束器。主要的研究內(nèi)容包括:1.依據(jù)雙芯光子晶體光纖的耦合模理論,提出了兩種具有偏振分束特性的雙芯光子晶體光纖。研究表明,引入中心橢圓空氣孔和增加芯區(qū)附近空氣孔的尺寸能夠獲得高雙折射特性,從而提高雙芯光纖的耦合長度比,有利于降低基于雙芯光纖的偏振分束器的長度。2.研究了包層空氣孔的排列方式對雙芯光子晶體光纖的耦合特性的影響。包層空氣孔為正八邊形方式排列的雙芯光子晶體光纖的耦合長度與正六邊形及正四邊形排列的光纖相近,卻具有更低的限制損耗。在基礎(chǔ)上提出了一種基于正八邊形雙芯光子晶體光纖的偏振分束器,當工作波長為1550nm時,分光比高達81.2d B,限制損耗低至0.2d B/m。3.論證了纖芯摻氟和中心空氣孔填充金屬絲實現(xiàn)偏振分束器的寬帶特性。芯區(qū)摻氟降低了纖芯的折射率,利用反波導波長效應增加了分束器的帶寬;中心空氣孔填充金屬絲則激發(fā)了表面等離子激元,當滿足相位匹配條件時,分束器的帶寬得到了大幅的提升。將兩種方法結(jié)合,提出了一種混合機制增加帶寬的雙芯光子晶體光纖,該分束器的帶寬達到330nm,1550nm處的分光比高達44.2d B。4.研究芯區(qū)材料對偏振分束器帶寬的影響,提出了一種石墨烯包覆中心空氣孔的雙芯光子晶體光纖分束器,該器件的帶寬高達610nm,1550nm處的分光比達到56.3d B,且其結(jié)構(gòu)簡單,降低了光纖的制備難度,為寬帶偏振分束器的設計提供了新的思路。
【關(guān)鍵詞】：光子晶體光纖 偏振分束器 分光比 寬帶特性 耦合特性
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN253
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 引言8
• 1.2 光子晶體光纖簡介8-15
• 1.2.1 光子晶體光纖的分類9-10
• 1.2.2 光子晶體光纖的特性10-15
• 1.3 雙芯光子晶體光纖偏振分束器的概述15-16
• 1.4 本論文的研究思路及主要工作16-18
• 第二章 光子晶體光纖的基礎(chǔ)理論18-29
• 2.1 等效折射率法18-22
• 2.1.1 等效折射率法簡介18-19
• 2.1.2 基于等效折射率法計算光子晶體光纖的單模條件19-22
• 2.2 平面波法22-24
• 2.2.1 平面波法簡介22-23
• 2.2.2 基于平面波法計算帶隙型光子晶體光纖的帶隙23-24
• 2.3 有限元法24-27
• 2.3.1 基本原理24-26
• 2.3.2 邊界條件26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-29
• 第三章 基于雙芯光子晶體光纖的偏振分束器設計及特性分析29-45
• 3.1 雙芯光子晶體光纖中的模式耦合30-35
• 3.1.1 雙芯光纖的耦合模理論30-34
• 3.1.2 雙芯光子晶體光纖的耦合特性分析34-35
• 3.2 雙芯光子晶體光纖偏振分束器的實現(xiàn)35-38
• 3.3 基于正八邊形雙芯光子晶體光纖的偏振分束器的設計38-44
• 3.3.1 不同排列方式的包層空氣孔的雙芯光子晶體光纖耦合特性的比較38-40
• 3.3.2 基于正八邊形雙芯光子晶體光纖的偏振分束器的設計40-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第四章 基于雙芯光子晶體光纖偏振分束器的寬帶特性的研究45-57
• 4.1 偏振分束器的兩種寬帶特性的實現(xiàn)機理45-48
• 4.1.1 纖芯摻氟實現(xiàn)的寬帶偏振分束器46-47
• 4.1.2 基于金屬絲的寬帶偏振分束器47-48
• 4.2 一種混合機制的寬帶雙芯光子晶體光纖的設計研究48-52
• 4.2.1 區(qū)折射率對分束器帶寬的影響49-51
• 4.2.2 寬帶偏振分束器的設計51-52
• 4.3 基于石墨烯包覆的寬帶偏振分束器的設計研究52-56
• 4.3.1 偏振分束器的結(jié)構(gòu)設計52-53
• 4.3.2 寬帶偏振分束器的參數(shù)優(yōu)化53-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 第五章 總結(jié)與展望57-59
• 5.1 作總結(jié)57
• 5.2 展望57-59
• 參考文獻59-63
• 附錄1 攻讀碩士學位期間撰寫的論文63-64
• 附錄2 攻讀碩士學位期間參加的科研項目64-65
• 致謝65

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 毛文娟,王子華;光子晶體光纖的原理、應用和制作[J];光通信技術(shù);2003年11期

2 王維彪,徐邁,陳明,馬少杰,夏玉學;光子晶體光纖的原理和應用[J];光機電信息;2003年07期

3 唐睿,鐘力生,周慶;光子晶體光纖的研究進展[J];絕緣材料;2004年02期

4 趙玲慧,魏志義;光子晶體光纖及其應用[J];物理;2004年05期

5 劉彤,趙京,孔玉娥,孫鑫;光子晶體光纖的研究與進展[J];硅酸鹽通報;2004年02期

6 岳香梅;光子晶體光纖研究進展[J];雁北師范學院學報;2005年02期

7 黃侃;李海林;龍清;;光子晶體與光子晶體光纖[J];艦船電子工程;2008年01期

8 馬東梅;;特種光子晶體光纖的設計和模擬[J];湖北民族學院學報(自然科學版);2009年03期

9 楊鵬;;高非線性光子晶體光纖的研制[J];光通信技術(shù);2010年01期

10 冀玉領(lǐng);張聰;周桂耀;李曙光;侯藍田;;雙模光子晶體光纖的模間干涉效應[J];激光雜志;2010年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 仲琦;張舒怡;錢小石;徐飛;陸延青;;光子晶體光纖中的模式干涉[A];2009年先進光學技術(shù)及其應用研討會論文集（下冊）[C];2009年

2 王智;任國斌;婁淑琴;簡水生;;光子晶體光纖器件研究進展[A];全國第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學學術(shù)會議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

3 崔亮;李小英;趙寧波;;基于光子晶體光纖的頻譜可控關(guān)聯(lián)光子[A];第十四屆全國量子光學學術(shù)報告會報告摘要集[C];2010年

4 姜源源;易麗清;魏泳濤;馮國英;;正方形多芯光子晶體光纖的有限元分析[A];中國計算力學大會'2010（CCCM2010）暨第八屆南方計算力學學術(shù)會議（SCCM8）論文集[C];2010年

5 劉小龍;張霞;黃永清;鄭龍;王亞苗;任曉敏;;光子晶體光纖表面增強拉曼散射襯底的研究[A];2009年先進光學技術(shù)及其應用研討會論文集（下冊）[C];2009年

6 唐仁杰;;光子晶體光纖制造技術(shù)的最近進展[A];第三屆中國光通信技術(shù)與市場研討會論文集[C];2003年

7 張靚;陳亞孚;呂景文;;光線量子論研究光子晶體光纖的δ勢壘機制[A];全國第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學學術(shù)會議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

8 倪屹;王青;張磊;彭江得;;采用光子晶體光纖進行參量放大的理論模擬[A];全國第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學學術(shù)會議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

9 王則民;田和臣;倪修瓊;;光子晶體光纖[A];全國第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學學術(shù)會議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

10 楊榮昌;周國生;薛文瑞;宋麗軍;;用有限差分法分析方形多孔光子晶體光纖[A];全國第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學學術(shù)會議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 陳傳武;光子晶體光纖項目通過驗收[N];中國化工報;2010年

2 記者 楊念明　通訊員 汪紅霞 實習生 羅璇;掌握新一代光纖研制技術(shù)[N];湖北日報;2010年

3 Q醚

本文編號：254128