本文關(guān)鍵詞：幾種新型結(jié)構(gòu)光子晶體光纖及其偏振器件研究

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【摘要】：隨著通訊技術(shù)的發(fā)展光學(xué)偏振器件的地位顯得日益重要,由于衍射極限的限制使得亞波長光學(xué)偏振器件的小型化和集成化遇到了困難。目前,利用光子晶體結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)亞波長光學(xué)偏振器件是在國際上相對(duì)較為常見的一種方法,本文設(shè)計(jì)了幾種具有新型結(jié)構(gòu)的光子晶體光纖,利用有限元法對(duì)其進(jìn)行了特性分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化,并討論了它們?cè)诠鈱W(xué)偏振濾波和偏振分束方面的應(yīng)用,本文的研究對(duì)于光學(xué)偏振器件的設(shè)計(jì)和應(yīng)用具有一定的借鑒意義。論文研究的主要內(nèi)容如下:首先,對(duì)光子晶體光纖的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了概述,特別是偏振型光子晶體光纖和基于表面等離子體共振效應(yīng)的金屬填充或鍍膜光子晶體光纖的主要研究進(jìn)展。其次,介紹了光子晶體光纖主要的數(shù)值研究方法,基于Maxwell電磁理論給出了模擬光子晶體光纖的波導(dǎo)理論和有限元方法,并給出了電磁波在金屬導(dǎo)體內(nèi)的基本傳播理論與表面等離子體激元的激發(fā),進(jìn)一步分析了金屬和電介質(zhì)交界面附近的表面等離子體共振效應(yīng)。再次,設(shè)計(jì)了兩種可用于光學(xué)偏振濾波的光子晶體光纖。其中具有一個(gè)超大鍍金氣孔的光子晶體光纖在光通訊波段具有良好的偏振濾波效果。另一種具有兩個(gè)超大鍍金氣孔的光子晶體光纖能夠同時(shí)在不同偏振方向上對(duì)兩個(gè)不同通訊波段進(jìn)行濾波。并且,對(duì)這兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化和數(shù)值分析,使這兩種結(jié)構(gòu)的光纖都可以達(dá)到良好的偏振濾波效果。最后,設(shè)計(jì)了用于光學(xué)偏振分束的雙芯光子晶體光纖。經(jīng)過有限元法分析,在不同的光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)下利用這種光纖能分別獲得高消光比。在此結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,通過對(duì)兩個(gè)纖芯之間的氣孔填充液體可以達(dá)到更為優(yōu)良的偏振分束效果,填充液體使用于偏振分束的光纖長度更短,有利于器件小型化。
【關(guān)鍵詞】：光子晶體光纖 有限元法 光學(xué)偏振器件
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(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5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題研究背景9
• 1.2 光子晶體光纖的概述9-14
• 1.2.1 光子晶體光纖的定義9-10
• 1.2.2 光子晶體光纖的發(fā)展10-11
• 1.2.3 光子晶體光纖的幾個(gè)重要表征參數(shù)11-12
• 1.2.4 光子晶體光纖的特性12-13
• 1.2.5 偏振型光子晶體光纖及其器件的研究進(jìn)展13-14
• 1.3 表面等離子體共振的概述14-16
• 1.3.1 表面等離子體共振的定義14-15
• 1.3.2 表面等離子體共振的發(fā)展15
• 1.3.3 基于表面等離子體共振的光子晶體光纖研究進(jìn)展15-16
• 1.4 論文主要的研究內(nèi)容16-17
• 第2章 光子晶體光纖的研究方法與傳播理論17-25
• 2.1 光子晶體光纖主要的數(shù)值研究方法17-20
• 2.1.1 有限元法17-18
• 2.1.2 時(shí)域有限差分法18
• 2.1.3 有效折射率法18
• 2.1.4 傳輸矩陣法18-19
• 2.1.5 平面波展開法19
• 2.1.6 多極法19-20
• 2.2 光子晶體光纖中導(dǎo)光的波動(dòng)原理及其有限元分析20-22
• 2.2.1 光子晶體光纖中導(dǎo)光的波動(dòng)原理20-21
• 2.2.2 光子晶體光纖的有限元分析21-22
• 2.3 金屬導(dǎo)體內(nèi)的基本傳播理論與表面等離子體激元的激發(fā)22-24
• 2.3.1 金屬導(dǎo)體內(nèi)的基本傳播理論22
• 2.3.2 表面等離子體激元的激發(fā)22-24
• 2.3.3 SPR-PCF中的表面等離子體共振24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第3章 用于光學(xué)偏振濾波的新型PCF25-44
• 3.1 引言25-26
• 3.2 一種具有一個(gè)超大鍍金氣孔的新型SPR-PCF26-34
• 3.2.1 SPR-PCF結(jié)構(gòu)26-27
• 3.2.2 光學(xué)單向偏振濾波特性27-30
• 3.2.3 截面結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響30-33
• 3.2.4 性能對(duì)比33-34
• 3.3 一種具有兩個(gè)超大鍍金氣孔的新型SPR-PCF34-42
• 3.3.1 SPR-PCF結(jié)構(gòu)34-35
• 3.3.2 光學(xué)雙向偏振濾波特性35-38
• 3.3.3 截面結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響38-41
• 3.3.4 性能對(duì)比41-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 第4章 用于光學(xué)偏振分束的新型PCF44-63
• 4.1 引言44-46
• 4.2 DC-PCF的光學(xué)偏振分束原理46-47
• 4.3 一種新型的單一材質(zhì)DC-PCF47-54
• 4.3.1 DC-PCF結(jié)構(gòu)47
• 4.3.2 截面結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響47-50
• 4.3.3 光學(xué)偏振分束特性50-54
• 4.4 一種新型的液體填充DC-PCF54-61
• 4.4.1 液體填充DC-PCF結(jié)構(gòu)54
• 4.4.2 截面結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響54-57
• 4.4.3 光學(xué)偏振分束特性57-61
• 4.5 性能對(duì)比61
• 4.6 本章小結(jié)61-63
• 結(jié)論63-65
• 參考文獻(xiàn)65-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果72-73
• 致謝73

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本文編號(hào)：924832