發(fā)布時間：2020-10-27 03:50

　　 光子晶體光纖(Pohotonic Crystal Fiber,PCF)的成功研制和應(yīng)用在光通訊領(lǐng)域引起了極大的轟動。各種結(jié)構(gòu)和性能的光子晶體光纖應(yīng)運(yùn)而生,被廣泛的應(yīng)用在制造優(yōu)異的光學(xué)器件上,優(yōu)化和設(shè)計(jì)出更高性能的光子晶體光纖已經(jīng)成為光通訊領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。光子晶體光纖相比于傳統(tǒng)光纖,有無截止的單模傳輸、極低的損耗、高的非線性系數(shù)、可調(diào)節(jié)的色散等優(yōu)良特性,而且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的靈活性更加使光子晶體光纖成為光纖研究領(lǐng)域的寵兒。本文提出了基于有限元理論的兩種具有高雙折射的光子晶體光纖及準(zhǔn)光子晶體光纖和一種基于耦合模式理論的七芯準(zhǔn)光子晶體光纖。本論文主要包括三方面工作:首先,研究了一種基于微型孔纖芯結(jié)構(gòu)的光子晶體光纖,它是采用在光纖的纖芯引入了7組納米級的微型孔結(jié)構(gòu),通過模擬仿真得到,增大微型孔的直徑D和增大微型孔之間的孔間距H時,都會提高光纖的雙折射,而微型孔組與組之間的間距的增大或者減小對光纖的雙折射影響不大。其次,通過對纖芯周邊空氣孔的位置進(jìn)行排列,設(shè)計(jì)了一種十二邊形高雙折射準(zhǔn)光子晶體光纖結(jié)構(gòu),它的纖芯被內(nèi)層的空氣孔包圍形成了在y軸方向呈橢圓形狀分布的結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn),在通訊窗口1.31和1.55μm處它的雙折射系數(shù)都可以達(dá)到10~(-2)量級,與同量級的橢圓空氣孔的光子晶體光纖相比較,該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單,更容易在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行拉制。最后,設(shè)計(jì)了一種六重對稱結(jié)構(gòu)的多芯準(zhǔn)光子晶體光纖,它是通過去掉包層最中間的和第三層的六個非相鄰排列的空氣孔組成的七芯纖芯。通過模擬研究,發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)具有較短的耦合長度,并且通過減小孔間距、占空比、纖芯折射率和纖芯直徑,耦合長度都會相應(yīng)的變短。
【學(xué)位單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN253
【部分圖文】：

成斷裂和損傷，延長了使用壽命。準(zhǔn)晶材料已經(jīng)被廣泛用在了眼外科手術(shù)中的微細(xì)針頭、高硬度的刀具、不粘鍋器具和柴油發(fā)動機(jī)的制造上等等。對于準(zhǔn)晶的探究還在繼續(xù)，因此這種材料的應(yīng)用仍有很大的發(fā)展空間，下圖1-3所示為五重對稱準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)示意圖：圖1-3五次對稱準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)示意圖1.3.2 準(zhǔn)光子晶體光纖將準(zhǔn)晶的概念引入到光子晶體光纖中，就像將光子晶體的概念引入到光纖中一樣，準(zhǔn)光子晶體光纖(PQF)是一種具有準(zhǔn)周期結(jié)構(gòu)的新穎微結(jié)構(gòu)光纖。如下圖1-4為六重對稱的準(zhǔn)光子晶體膨脹的核心單元，其是由正三角形和正四邊形相互銜接組成的，具有6次的旋轉(zhuǎn)對稱軸。準(zhǔn)光子晶體光纖與常規(guī)光纖和傳統(tǒng)的光子晶體光纖(PCF)相比，展現(xiàn)出了一些優(yōu)良的光學(xué)特性[24]，例如：大孔徑比的單模操作，近零色散平坦，高的負(fù)色散，高- 5 -

準(zhǔn)光子晶體光纖(PQF)是一種具有準(zhǔn)周期結(jié)構(gòu)的新穎微結(jié)構(gòu)光纖。如下圖1-4為六重對稱的準(zhǔn)光子晶體膨脹的核心單元，其是由正三角形和正四邊形相互銜接組成的，具有6次的旋轉(zhuǎn)對稱軸。準(zhǔn)光子晶體光纖與常規(guī)光纖和傳統(tǒng)的光子晶體光纖(PCF)相比，展現(xiàn)出了一些優(yōu)良的光學(xué)特性[24]，例如：大孔徑比的單模操作，近零色散平坦，高的負(fù)色散，高- 5 -

七芯光子晶體光纖橫截面結(jié)構(gòu)示意圖
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本文編號：2857990