發(fā)布時(shí)間：2017-08-24 20:45

  本文關(guān)鍵詞：低損耗寬帶太赫茲波光子晶體光纖的研究

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【摘要】：太赫茲波是當(dāng)前研究的熱點(diǎn),其在電磁波譜中處于特殊的位置,被人們稱為“生命光線”。太赫茲波有著廣闊的應(yīng)用前景,目前已應(yīng)用于成像、醫(yī)學(xué)、監(jiān)測(cè)、通信等方面。光子晶體光纖(PCF)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活,傳輸性能優(yōu)良,是傳輸太赫茲波的首選媒質(zhì)。研究表明環(huán)烯烴共聚物在太赫茲波處傳輸損耗極低,相對(duì)于石英也更容易拉制。因此本文以環(huán)烯烴共聚物(COC)作為基底物質(zhì),設(shè)計(jì)了兩種新型的太赫茲波光子晶體光纖(THz-PCF),深入研究其太赫茲波段的傳輸特性,研究結(jié)果可以為光纖制作提供理論參考。主要內(nèi)容歸納如下:1.為了能夠在太赫茲波段實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離寬頻帶傳輸,設(shè)計(jì)了一種具有低吸收損耗的環(huán)烯烴共聚物(COC)作為基底材料雙包層太赫茲光子晶體光纖。利用全矢量有限元法并結(jié)合模式選擇理論,數(shù)值模擬了該光纖的單模傳輸范圍、限制損耗、色散以及有效模場(chǎng)面積等特性。結(jié)果表明:該光纖在太赫茲波內(nèi)具備優(yōu)良的傳輸特性,經(jīng)過(guò)合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化能夠使得在1~10THz內(nèi)基模限制損耗遠(yuǎn)小于0.1d B/m,二階模限制損耗大于1d B/m。因此可獲得1THz至10THz的寬頻帶單模傳輸,而且在1.5THz~10THz內(nèi)群速度色散值可以控制在±0.1ps/(THz·cm)。2.設(shè)計(jì)了一種新型單偏振單模(SPSM)光子晶體光纖,通過(guò)纖芯加入非對(duì)稱菱形空氣孔實(shí)現(xiàn)高雙折射。結(jié)果表明:隨著太赫茲頻率的增加,基模的一個(gè)偏振態(tài)將不滿足纖芯傳輸條件繼而轉(zhuǎn)變?yōu)樾孤┠?無(wú)法在纖芯中傳輸,實(shí)現(xiàn)了太赫茲波的單偏振單模傳輸。該光子晶體光纖既實(shí)現(xiàn)了寬頻帶SPSM傳輸又降低了光纖基底材料的吸收損耗。同時(shí),包層結(jié)構(gòu)對(duì)稱性有效的限制了光波泄漏,實(shí)現(xiàn)較低的限制損耗。
【關(guān)鍵詞】：太赫茲波 光子晶體光纖 單模 雙折射 單偏振 損耗
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN253
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 THz波簡(jiǎn)介及研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2 光子晶體光纖12-15
• 1.2.1 光子晶體光纖簡(jiǎn)介12-13
• 1.2.2 光子晶體光纖的特性13-15
• 1.2.3 光子晶體光纖的數(shù)值模擬方法15
• 1.3 THz光子晶體光纖15-18
• 1.4 THz光子晶體光纖制備方法18
• 1.5 論文的主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 第2章 光子晶體光纖的有限元模擬方法20-26
• 2.1 有限元變分方程20-21
• 2.2 區(qū)域離散與插值函數(shù)21-22
• 2.3 基于變分的有限元方程22-23
• 2.4 邊界條件23-24
• 2.5 數(shù)值仿真結(jié)果對(duì)比24-25
• 2.6 本章小結(jié)25-26
• 第3章 雙包層太赫茲光子晶體光纖傳輸特性的研究26-33
• 3.1 光纖結(jié)構(gòu)26-27
• 3.2 數(shù)值結(jié)果與分析27-32
• 3.2.1 限制損耗及單模傳輸帶寬27-29
• 3.2.2 色散特性29-30
• 3.2.3 有效模場(chǎng)面積及非線性系數(shù)30-32
• 3.3 本章小結(jié)32-33
• 第4章 單偏振單模太赫茲波光子晶體光纖的設(shè)計(jì)與研究33-39
• 4.1 光纖結(jié)構(gòu)33-34
• 4.2 數(shù)值結(jié)果與分析34-38
• 4.2.1 雙折射特性34
• 4.2.2 單偏振單模特性34-35
• 4.2.3 損耗特性及有效模場(chǎng)面積變化35-37
• 4.2.4 模式的能量分?jǐn)?shù)37-38
• 4.3 本章小結(jié)38-39
• 結(jié)論39-40
• 參考文獻(xiàn)40-44
• 致謝44-45
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄45

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：733084