光纤有效折射率模型中纤芯半径选取原则

发布时间：2019-09-27 23:24

【摘要】：光子晶体光纤(photonic crystal fiber,PCF)又被叫做微结构的光纤，该光纤灵活的结构设计使得它具有普通光纤所没有的特殊特性，在光通信、医疗、工业等很多领域都有着广阔的应用空间，近几年来逐渐成为光纤领域研究的热点。其中，对PCF色散的研究是目前光纤研究的重要领域之一，文章分别从理论和数值模拟对PCF的色散特性进行了研究，其主要内容设计如下: 首先，从PCF的背景和发展的现状出发，分析了光纤的结构特点，，介绍了不同结构光纤的分类。还介绍了该光纤两种导光原理和拉制方法，以及在各领域内的应用，重点介绍了光子晶体光纤的色散特性。 其次，文章在前人的理论基础之上，运用有效折射率法对PCF的色散系数进行计算，概述了有效折射率法和多极法的基本理论原理。文章重点分析这两种计算方法对PCF的色散特性的研究。 最后，基于当前较新、相对精度较高的多极化方法编程计算的CUDOS应用软件包为标准，将有效折射率法模拟结果与上述结果进行对比。通过比较两种方法的模拟结果分析得，由于有效折射率法中纤芯半径的等效取值不同导致其仿真结果与多极法结果存在一定的误差。文章通过改变有效折射率法中纤芯半径的不同取值找到能够与多极法模拟结果误差最小的值，从而总结出不同结构光纤有效纤芯半径的选取原则。为色散平坦光纤的研究提供了理论基础。
【图文】：

图 1-1 光子晶体空间结构示意图 光子晶体光纤简介及分类光子晶体光纤[8]又叫做微结构光纤和多孔光纤。在 1992 年由S .T.Russell提出来的。PCF某方向上连续造成缺陷，并利用其能够限制光的特点，进而使某一波长范围内的光被限内沿纤芯传播，从而形成能够导光的波导。PCF 与普通光纤不同的是，该光纤空气孔排大小都是可以根据需要控制的，因此研究人员可根据具体的需要来设计光纤的结构。Ncience 杂志也曾多次报道[9]。PCF 纤芯区为实芯材料时内部的折射率比包层高，此时可等效看作阶跃型光纤；当纤芯时内部的折射率就比包层低，根据光子带隙模型来导光。PCF 根据上述传输光的原理不大类：一是全内反射型 PCF；二是光子带隙型 PCF。具体分类如下图所示：

图 1-1 光子晶体空间结构示意图.2 光子晶体光纤简介及分类光子晶体光纤[8]又叫做微结构光纤和多孔光纤。在 1992 年由S .T.Russell提出来的。PCF 是料某方向上连续造成缺陷，并利用其能够限制光的特点，进而使某一波长范围内的光被限制陷内沿纤芯传播，从而形成能够导光的波导。PCF 与普通光纤不同的是，该光纤空气孔排列和大小都是可以根据需要控制的，因此研究人员可根据具体的需要来设计光纤的结构。Nat Science 杂志也曾多次报道[9]。PCF 纤芯区为实芯材料时内部的折射率比包层高，此时可等效看作阶跃型光纤；当纤芯区气时内部的折射率就比包层低，根据光子带隙模型来导光。PCF 根据上述传输光的原理不同两大类：一是全内反射型 PCF；二是光子带隙型 PCF。具体分类如下图所示：
【学位授予单位】：山西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O734;TN253

【参考文献】

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本文编号：2542958