本文選題：光子晶體光纖　切入點(diǎn)：偏振分束器　出處：《合肥工業(yè)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：光子晶體光纖具有與傳統(tǒng)光纖不同的優(yōu)良特性,例如高雙折射、高非線性、色散可控和無限單模傳輸?shù)忍攸c(diǎn),其在光信號傳輸、光傳感等領(lǐng)域具有無可比擬的優(yōu)越性,而且隨著光子晶體光纖應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展,新型光子晶體光纖的設(shè)計(jì)、分析和應(yīng)用成為近年來熱門研究領(lǐng)域之一。本論文采用精確的數(shù)值計(jì)算方法對新型光子晶體光纖的特性進(jìn)行計(jì)算,并在此基礎(chǔ)上對其應(yīng)用進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究,其主要獲得的研究成果包括:(1)提出一種新型全內(nèi)反射雙芯光子晶體光纖,基于該光纖設(shè)計(jì)了一種寬帶、高消光比的短長度偏振分束器,利用有限元法精確計(jì)算了光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)對偏振分束器性能的影響。通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù),該偏振分束器在1.55μm波長處獲得很高的消光比(118.7dB),消光比大于20dB的帶寬約249nm(1417nm-1666nm),覆蓋了全部S+C+L通信波段,同時(shí),獲得這些優(yōu)良特性所需的光纖長度僅為119.1μm。該偏振分束器在促進(jìn)光通信系統(tǒng)大容量和集成化發(fā)展中具有潛在的應(yīng)用。(2)將液晶填充到以硅玻璃為背景材料的簡單結(jié)構(gòu)光子晶體光纖包層空氣孔中,改變了光子晶體光纖的導(dǎo)光機(jī)制,因液晶材料的折射率與外界條件(溫度和電場)密切相關(guān),所以利用平面波展開法研究了外界條件對光子晶體光纖帶隙的影響。通過研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)和外界條件合適的情況下,不同偏振方向的光可以在不同的帶隙范圍內(nèi)進(jìn)行傳輸,進(jìn)而提出一種基于PBG導(dǎo)光機(jī)制的偏振分束器,并對其性能進(jìn)行了精確計(jì)算。結(jié)果表明,通過設(shè)置合適的結(jié)構(gòu)參數(shù),該分束器了實(shí)現(xiàn)短長度(890.5μm)和寬帶寬(約150nm)性能,除此外,該分束器具有優(yōu)良的抗電磁干擾性能,而且其對外界溫度的變化具有一定的敏感性,可以應(yīng)用于溫度傳感領(lǐng)域。(3)提出了一種新型全圓空氣孔結(jié)構(gòu)的非對稱雙芯光子晶體光纖,以諧振耦合原理為基礎(chǔ),詳細(xì)分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)對相位匹配波長的影響,通過調(diào)整其結(jié)構(gòu)參數(shù)在1.55μm處實(shí)現(xiàn)了諧振耦合,其后將該光纖應(yīng)用在光濾波領(lǐng)域,并利用光束傳播法對濾波器的輸出譜特性進(jìn)行分析。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明,濾波器的輸出特性幾乎與輸入端口的選擇無關(guān),通過采用合適的結(jié)構(gòu)參數(shù),該濾波器可以實(shí)現(xiàn)短長度(1.83mm)、低旁瓣和窄帶寬(58nm)性能,其將在集成光通信系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。(4)采用As2Se3作為光子晶體光纖的背景材料,研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)對光子晶體光纖色散、非線性和限制損耗等性能的影響,在中紅外波段設(shè)計(jì)了一種全正常色散值的高非線性色散平坦PCF。通過求解非線性薛定諤方程建立超連續(xù)譜產(chǎn)生的數(shù)值模型,詳細(xì)分析了超短脈沖在正常色散光纖中的展寬機(jī)制,其后系統(tǒng)研究光纖長度L、泵浦峰值功率P0、泵浦中心波長λ0和泵浦寬度tFWHM對超連續(xù)譜產(chǎn)生的影響,最終利用該光纖實(shí)現(xiàn)了寬帶、平坦的中紅外超連續(xù)譜輸出。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明,當(dāng)L=6mm、λ0=4375nm、tFWHM=50fs、P0=4.25kW時(shí),可以實(shí)現(xiàn)寬帶、平坦的中紅外超連續(xù)譜輸出,平坦帶寬約為2092nm(3866nm~5958nm),其在物質(zhì)結(jié)構(gòu)探測、生物醫(yī)學(xué)、食品質(zhì)量檢測和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)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：1666573