發(fā)布時(shí)間：2017-12-11 05:09

  本文關(guān)鍵詞：保偏光子晶體光纖及其相關(guān)偏振器件的研究

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【摘要】：光纖傳輸偏振態(tài)的不穩(wěn)定性和光纖器件工作帶寬窄制約了光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率和傳輸容量,影響了相干全光網(wǎng)絡(luò)化的推進(jìn)。保偏光子晶體光纖由于其靈活的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和高穩(wěn)定的偏振特性,使其本身以及相關(guān)的偏振器件都在未來相干光通信系統(tǒng)、光纖傳感器、可調(diào)諧光纖激光器等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用前景。針對未來相干光纖通信系統(tǒng)對偏振穩(wěn)定性、寬傳輸帶寬及無源器件小型化的理論和應(yīng)用需求,本文利用有限元法分析和研究了具有高偏振穩(wěn)定性的保偏光子晶體光纖及其基于這種光纖的微型化和寬帶寬的偏振相關(guān)器件。獲得的主要?jiǎng)?chuàng)新成果如下:1.基于模式截止法,提出了一種新型的液晶填充超寬譜(也稱寬帶)單偏振單模光子晶體光纖結(jié)構(gòu),其單偏振單模工作帶寬可達(dá)到1600nm,且在其寬譜內(nèi)限制損耗低于0.01 dB/km。在單芯單偏振單模光纖的基礎(chǔ)上又設(shè)計(jì)了一種通信波長1.31 μm和1.55 μm同時(shí)具有單偏振單模傳輸特性的雙芯光子晶體光纖,并將其應(yīng)用于粗波分復(fù)用系統(tǒng)的光分波器,首次得到了一種光纖器件長度僅為1.639 mm的單偏振單模波分解復(fù)用器。2.基于模式耦合理論和表面等離子共振效應(yīng),提出了一種單孔金屬填充雙芯光子晶體光纖偏振分束器,在工作波長1.55 μm處,當(dāng)該光纖長度為4.036 mm時(shí),x、y方向兩偏振光可實(shí)現(xiàn)分離,且消光比達(dá)到78.6 dB,在波長1.25 μm-1.68 μm范圍內(nèi)消光比高于20 dB,得到了一種短光纖長度帶寬為430 nm的寬譜光子晶體光纖偏振分束器。3.基于表面等離子共振效應(yīng),提出了一種在寬波段內(nèi)具有強(qiáng)偏振相關(guān)濾波特性的金屬填充光子晶體光纖。首次得到在波長1.25 μm-2.1μm寬波段范圍內(nèi),光子晶體光纖x偏振方向纖芯模式損耗大于248.95 dB/cm,而y偏振方向纖芯模式損耗小于0.21 dB/cm,并將其應(yīng)用于寬譜偏振相關(guān)濾波器。得到了一種光纖器件長度僅為1 mm、消光比高于20 dB的帶寬為850 nm的光子晶體光纖偏振相關(guān)濾波器。4.基于表面等離子共振效應(yīng),提出了一種雙波段正交偏振相關(guān)濾波單芯光子晶體光纖,在波段1.31 μm和1.55 μm內(nèi)分別支持光波的正交單偏振傳輸,并將其用于粗波分復(fù)用系統(tǒng)的1.31/1.55 μm波長光分離,得到了 一種光纖器件長度僅為0.3 mm光子晶體光纖粗波分復(fù)用偏振相關(guān)濾波器。5.利用表面等離子共振效應(yīng),提出了三種單獨(dú)在波長1.31 μm或1.55μm處具有強(qiáng)偏振相關(guān)濾波特性的金屬鍍膜光子晶體光纖。較為系統(tǒng)的分析了 非對稱因素對光子晶體光纖偏振相關(guān)濾波特性的影響。在波長1.31 μm處能夠獲得y偏振方向諧振耦合強(qiáng)度達(dá)到412.91 dB/cm,而對應(yīng)x偏振方向的損耗僅為2.02 dB/cm,且其諧振強(qiáng)度其半最大全寬FWHM為21nm,可將其應(yīng)用于單波帶光子晶體光纖偏振相關(guān)濾波器。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN253

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本文編號：1277260