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掺杂光子晶体光纤的传输特性及应用研究

发布时间:2018-08-07 15:47
【摘要】:本论文采用了全矢量有限元法对掺杂光子晶体光纤(PCFs)的特性进行了研究。其中主要研究和分析了纤芯掺杂光子晶体光纤中的各个结构参数对光纤色散和非线性特性的影响,并在理论上研究了具有高非线性和色散平坦的混合纤芯光子晶体光纤。主要研究内容和成果如下: 1、理论上研究了纤芯掺铋光子晶体光纤的传输特性。对纤芯进行高折射率材料的掺杂后,光子晶体光纤的非线性系数得到了提高,同时对光纤的色散也带来了变化。在改变掺杂纤芯直径、介质折射率、空气孔直径以及晶格常数等结构参数下,对光子晶体光纤的色散特性和非线性系数的影响进行了理论研究。从而获得了对具有高非线性和特定色散特性的光子晶体光纤的结构设计的指导。 2、提出了具有混合纤芯的近零平坦色散和高非线性的光子晶体光纤。光纤的混合纤芯由两种高折射率的掺铋材料组成,这种设计结构不仅对光子晶体光纤的非线性特性有很大的提高,同时可以对色散曲线分布进行控制。通过分析光纤的各个结构参数对色散和非线性特性的影响,获得了在通信窗口处具有近零色散平坦和高非线性的光子晶体光纤。在优化结构参数下,光纤在1.55μm波长处,色散值约为0.5537ps/(nm-km),非线性系数高达3301W1km-1。在波长范围1.496μm到1.596μm之间,平坦色散分布在0.57ps/(nm-km)和-1.93ps/(nm-km)之间。
[Abstract]:In this paper, the characteristics of doped photonic crystal fiber (PCFs) are studied by full vector finite element method. The influence of the structure parameters on the dispersion and nonlinearity of photonic crystal fiber is studied and the hybrid photonic crystal fiber with high nonlinearity and flat dispersion is studied theoretically. The main contents and achievements are as follows: 1. The transmission characteristics of bismuth doped photonic crystal fiber are studied theoretically. When the core is doped with high refractive index material, the nonlinear coefficient of photonic crystal fiber is improved, and the dispersion of the fiber is also changed. The influence of the structure parameters such as the diameter of doped core, the refractive index of medium, the diameter of air hole and the lattice constant on the dispersion characteristics and nonlinear coefficient of photonic crystal fiber is studied theoretically. Thus the structural design of photonic crystal fibers with high nonlinearity and specific dispersion characteristics is obtained. 2. Near zero flat dispersion and high nonlinear photonic crystal fibers with mixed core are proposed. The hybrid fiber core is composed of two kinds of bismuth doped materials with high refractive index. This structure not only improves the nonlinear characteristics of photonic crystal fiber greatly, but also can control the dispersion curve distribution. By analyzing the influence of fiber structure parameters on dispersion and nonlinearity, a photonic crystal fiber with near zero dispersion flat and high nonlinearity is obtained. Under the optimized structure parameters, the dispersion value of the fiber is about 0.5537ps/ (nm-km) at 1.55 渭 m wavelength, and the nonlinear coefficient is as high as 3301 W1km-1. In the wavelength range from 1.496 渭 m to 1.596 渭 m, the flat dispersion is distributed between 0.57ps/ (nm-km) and -1.93 ps/ (nm-km).
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN253

【共引文献】

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本文编号:2170517

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