本文關(guān)鍵詞：壓縮型光子晶體光纖雙折射和色散特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光子晶體光纖因結(jié)構(gòu)的靈活設(shè)計性,可設(shè)計結(jié)構(gòu)不同的光子晶體光纖實現(xiàn)有效折射率的靈活分布,滿足各種傳輸特性的要求。如,可用于光纖傳感的高雙折射光子晶體光纖;可用于遠距離光通訊系統(tǒng)的色散補償光纖;可用于全波通信的寬波段近零平坦色散光纖。本文目的是理論研究高雙折射光子晶體光纖的色散和損耗特性。為了獲得具有高雙折射特性的光子晶體光纖,提出了由壓縮三角格子和橢圓空氣孔雙重作用構(gòu)成的低對稱性壓縮模型。然后,針對不同色散的應(yīng)用領(lǐng)域,設(shè)計了五種不同結(jié)構(gòu)的壓縮型全反射機理導(dǎo)光的光子晶體光纖。通過全矢量有限元法和超格子構(gòu)造法,理論模擬了光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)和傳輸特性。研究內(nèi)容主要如下:(1)針對遠距離傳輸系統(tǒng)——累積色散影響光信號傳輸問題,設(shè)計了2種用于色散補償?shù)膲嚎s型高雙折射光子晶體光纖。第一種光纖,針對傳輸波長為1.55μm的單模光纖進行色散補償,采用降低正交方向上空氣孔的包層結(jié)構(gòu)。模擬結(jié)果顯示:在波長1.55μm附近,實現(xiàn)了寬波段高負色散特性;在1.55μm處,雙折射達到3.4?10-2且損耗較低。另一種光纖,針對全波通信設(shè)計的色散補償光子晶體光纖,僅在纖芯添加一個小的缺陷空氣孔。模擬結(jié)果顯示:在1.2~1.7μm的寬波段范圍內(nèi),可實現(xiàn)-640 ps/nm/km的高負平坦色散,雙折射達到10-2,且損耗也非常低。(2)針對通訊系統(tǒng)——單模光子晶體光纖中色散引起脈沖展寬問題,設(shè)計了兩種在1.55μm處具有低色散值的壓縮型高雙折射光子晶體光纖。第一種光纖,采用在纖芯添加一個小的缺陷空氣孔并增大包層的3-4層空氣孔的結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了高雙折射、近零色散、低損耗及大有效面積的特性。另一種光纖,采用減小中間一行空氣孔及包層正交方向的四個空氣孔的結(jié)構(gòu),在1.55μm處,不僅實現(xiàn)了近零色散和10-2數(shù)量級的高雙折射,而且在寬波段內(nèi)有效面積也具有平坦特點。(3)針對波分復(fù)用系統(tǒng)——不同波長的色散響應(yīng)不一致問題和色散引起的脈沖展寬問題,設(shè)計了一種具有寬波段低平坦色散特性的壓縮型高雙折射光子晶體光纖。采用漸變的包層結(jié)構(gòu)增大控制色散的靈活性,去掉包層中間水平方向的兩個空氣孔提高結(jié)構(gòu)的不對稱性。結(jié)果表明:在1.4~1.7μm的寬波段內(nèi),可實現(xiàn)近零平坦色散和10-3數(shù)量級的高雙折射。
【關(guān)鍵詞】：光子晶體光纖 高雙折射 色散 色散補償 有限元法 超格子構(gòu)造法
【學(xué)位授予單位】：濟南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN253
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 引言11
• 1.2 光子晶體光纖11-14
• 1.2.1 光子晶體11-12
• 1.2.2 光子晶體光纖12-14
• 1.3 光子晶體光纖特性14-18
• 1.3.1 無截止單模傳輸特性14-15
• 1.3.2 高雙折射特性15-16
• 1.3.3 靈活可調(diào)的色散特性16-17
• 1.3.4 損耗特性17
• 1.3.5 可調(diào)節(jié)的有效面積17
• 1.3.6 高非線性特性17-18
• 1.4 光子晶體光纖的研究意義18
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排18-21
• 第二章 光子晶體光纖模擬方法與結(jié)構(gòu)研究21-33
• 2.1 模擬方法介紹21-22
• 2.1.1 有效折射率法21
• 2.1.2 正交分解法21-22
• 2.1.3 平面波展開法22
• 2.1.4 多極法22
• 2.2 超格子構(gòu)造法22-23
• 2.3 全矢量有限元法23-25
• 2.3.1 邊界條件24-25
• 2.4 高雙折射光子晶體光纖25-27
• 2.4.1 常見高雙折射 PCF 結(jié)構(gòu)25
• 2.4.2 本文高雙折射光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計理念25-27
• 2.5 色散補償光子晶體光纖27-30
• 2.5.1 色散補償?shù)脑?/span>28
• 2.5.2 色散補償?shù)姆椒?/span>28-29
• 2.5.3 幾種典型的色散補償光子晶體光纖29-30
• 2.6 常見的近零色散特性光子晶體光纖30-31
• 2.6.1 1.55μm處近零色散PCF30-31
• 2.6.2 寬帶近零平坦色散PCF31
• 2.7 本章小結(jié)31-33
• 第三章 色散補償壓縮型高雙折射光子晶體光纖33-51
• 3.1 引言33
• 3.2 寬波段色散補償壓縮型高雙折射PCF33-41
• 3.2.1 光纖橫截面結(jié)構(gòu)設(shè)計33-35
• 3.2.2 雙折射、色散、有效面積與壓縮比SR的關(guān)系35-36
• 3.2.3 色散、雙折射、有效面積與橢圓度ER的關(guān)系36-37
• 3.2.4 雙折射、色散、有效面積與空氣孔D和d的關(guān)系37-39
• 3.2.5 優(yōu)化結(jié)構(gòu)39-41
• 3.2.6 本節(jié)小結(jié)41
• 3.3 超格子構(gòu)造法與全矢量有限元法比較41-42
• 3.4 全光波段色散補償壓縮型高雙折射PCF42-51
• 3.4.1 光纖橫截面結(jié)構(gòu)設(shè)計43-44
• 3.4.2 雙折射、色散與橢圓度ER的關(guān)系44-45
• 3.4.3 雙折射、色散與D的關(guān)系45-46
• 3.4.4 雙折射、色散與d的關(guān)系46-47
• 3.4.5 雙折射、色散與壓縮比SR的關(guān)系47
• 3.4.6 優(yōu)化結(jié)構(gòu)47-50
• 3.4.7 本節(jié)小結(jié)50-51
• 第四章 近零色散及寬帶低色散壓縮型高雙折射光子晶體光纖51-73
• 4.1 引言51
• 4.2 1.55μm處近零色散壓縮型PCF51-57
• 4.2.1 光纖的橫截面設(shè)計51-53
• 4.2.2 中心空氣孔cr對雙折射和色散的影響53-54
• 4.2.3 包層大空氣孔R對雙折射和色散的影響54-55
• 4.2.4 優(yōu)化結(jié)構(gòu)55-57
• 4.2.5 本節(jié)小結(jié)57
• 4.3 1.55μm處近零色散壓縮型高雙折射PCF57-64
• 4.3.1 光纖橫截面結(jié)構(gòu)設(shè)計57-59
• 4.3.2 大空氣孔R對雙折射和色散的影響59
• 4.3.3 小空氣孔r對雙折射和色散的影響59-60
• 4.3.4 中心缺陷空氣孔cr對雙折射和色散的影響60-61
• 4.3.5 優(yōu)化結(jié)構(gòu)61-63
• 4.3.6 本節(jié)小結(jié)63-64
• 4.4 寬波段近零平坦色散壓縮型高雙折射PCF64-73
• 4.4.1 引言64
• 4.4.2 光纖橫截面結(jié)構(gòu)設(shè)計64-65
• 4.4.3 包層空氣孔d1對雙折射和色散特性的影響65-66
• 4.4.4 包層空氣孔d2對雙折射和色散特性的影響66-67
• 4.4.5 包層空氣孔d3對雙折射和色散特性的影響67-68
• 4.4.6 優(yōu)化結(jié)構(gòu)68-71
• 4.4.7 本節(jié)小結(jié)71-73
• 第五章 結(jié)論與展望73-75
• 5.1 結(jié)論73-74
• 5.2 展望74-75
• 參考文獻75-81
• 致謝81-83
• 附錄83

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

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  本文關(guān)鍵詞：壓縮型光子晶體光纖雙折射和色散特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：258016