光子晶体光纤的高双折射与多芯准光子晶体光纤的耦合研究

发布时间：2020-10-27 03:50

　　 光子晶体光纤(Pohotonic Crystal Fiber,PCF)的成功研制和应用在光通讯领域引起了极大的轰动。各种结构和性能的光子晶体光纤应运而生,被广泛的应用在制造优异的光学器件上,优化和设计出更高性能的光子晶体光纤已经成为光通讯领域关注的焦点。光子晶体光纤相比于传统光纤,有无截止的单模传输、极低的损耗、高的非线性系数、可调节的色散等优良特性,而且结构设计的灵活性更加使光子晶体光纤成为光纤研究领域的宠儿。本文提出了基于有限元理论的两种具有高双折射的光子晶体光纤及准光子晶体光纤和一种基于耦合模式理论的七芯准光子晶体光纤。本论文主要包括三方面工作:首先,研究了一种基于微型孔纤芯结构的光子晶体光纤,它是采用在光纤的纤芯引入了7组纳米级的微型孔结构,通过模拟仿真得到,增大微型孔的直径D和增大微型孔之间的孔间距H时,都会提高光纤的双折射,而微型孔组与组之间的间距的增大或者减小对光纤的双折射影响不大。其次,通过对纤芯周边空气孔的位置进行排列,设计了一种十二边形高双折射准光子晶体光纤结构,它的纤芯被内层的空气孔包围形成了在y轴方向呈椭圆形状分布的结构。研究发现,在通讯窗口1.31和1.55μm处它的双折射系数都可以达到10~(-2)量级,与同量级的椭圆空气孔的光子晶体光纤相比较,该结构设计简单,更容易在实验室中进行拉制。最后,设计了一种六重对称结构的多芯准光子晶体光纤,它是通过去掉包层最中间的和第三层的六个非相邻排列的空气孔组成的七芯纤芯。通过模拟研究,发现该结构具有较短的耦合长度,并且通过减小孔间距、占空比、纤芯折射率和纤芯直径,耦合长度都会相应的变短。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN253
【部分图文】：

成断裂和损伤，延长了使用寿命。准晶材料已经被广泛用在了眼外科手术中的微细针头、高硬度的刀具、不粘锅器具和柴油发动机的制造上等等。对于准晶的探究还在继续，因此这种材料的应用仍有很大的发展空间，下图1-3所示为五重对称准晶结构示意图：图1-3五次对称准晶结构示意图1.3.2 准光子晶体光纤将准晶的概念引入到光子晶体光纤中，就像将光子晶体的概念引入到光纤中一样，准光子晶体光纤(PQF)是一种具有准周期结构的新颖微结构光纤。如下图1-4为六重对称的准光子晶体膨胀的核心单元，其是由正三角形和正四边形相互衔接组成的，具有6次的旋转对称轴。准光子晶体光纤与常规光纤和传统的光子晶体光纤(PCF)相比，展现出了一些优良的光学特性[24]，例如：大孔径比的单模操作，近零色散平坦，高的负色散，高- 5 -

准光子晶体光纤(PQF)是一种具有准周期结构的新颖微结构光纤。如下图1-4为六重对称的准光子晶体膨胀的核心单元，其是由正三角形和正四边形相互衔接组成的，具有6次的旋转对称轴。准光子晶体光纤与常规光纤和传统的光子晶体光纤(PCF)相比，展现出了一些优良的光学特性[24]，例如：大孔径比的单模操作，近零色散平坦，高的负色散，高- 5 -

七芯光子晶体光纤横截面结构示意图
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 杨鹏;;正六边形光子晶体光纤的进化设计[J];中国新通信;2019年05期

2 边静;;光子晶体光纤气体传感器[J];物理通报;2017年10期

3 杨汉瑞;杨燕;夏琳琳;尚思飞;黄蔚梁;李勇勇;;保偏光子晶体光纤的近圆形模场分布特性[J];中国惯性技术学报;2016年05期

4 滕欢;柴路;王清月;胡明列;;高非线性光子晶体光纤中优化产生宽带紫外三次谐波[J];物理学报;2017年04期

5 陈伟;;光子晶体光纤的特性及应用发展趋势[J];通信世界;2017年17期

6 舒文琼;;突破特种光纤尖端领域亨通推出光子晶体光纤[J];通信世界;2017年17期

7 杨建菊;韩颖;屈玉玮;牛静霞;左玉婷;王伟;周桂耀;赵兴涛;侯蓝田;;高非线性石英基光子晶体光纤产生宽带可调中红外孤子的实验研究[J];红外与毫米波学报;2017年05期

8 高静;陈海良;;光子晶体光纤的特性及应用概述[J];中国科技信息;2014年24期

9 高静;;多芯光子晶体光纤在国内高校的研究现状[J];光通信技术;2015年05期

10 施伟华;王梦艳;;三零色散光子晶体光纤中超连续谱的产生与控制[J];中国激光;2015年08期

相关博士学位论文 前10条

1 胡雄伟;新型光子晶体光纤的制备技术与传感特性研究[D];华中科技大学;2018年

2 刘强;基于功能材料填充光子晶体光纤光子器件的模拟研究[D];燕山大学;2018年

3 窦超;高双折射光子晶体光纤偏振器件的优化设计及性能分析[D];燕山大学;2018年

4 王二垒;新型光子晶体光纤的设计、分析及应用研究[D];合肥工业大学;2017年

5 李社;手性光子晶体光纤的模式特性[D];哈尔滨工业大学;2016年

6 闫海峰;光子晶体光纤特性研究与计算[D];北京邮电大学;2017年

7 高朋;基于Sagnac与Mach-Zehnder干涉的光子晶体光纤传感技术研究[D];东北大学;2015年

8 罗兴;基于光子晶体光纤非线性效应的波长变换及其应用研究[D];华中科技大学;2017年

9 王晶;光子晶体光纤中40Gbit/s光孤子传输系统的数值研究[D];中国海洋大学;2008年

10 程同蕾;混合型光子晶体光纤理论及超连续实验研究[D];天津大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 韩博;光子晶体光纤折射率与温度传感技术研究[D];沈阳师范大学;2019年

2 王冬晔;双包层光子晶体光纤受激布里渊散射慢光的研究及应用[D];兰州理工大学;2019年

3 贾丽笑;光子晶体光纤的高双折射与多芯准光子晶体光纤的耦合研究[D];燕山大学;2018年

4 林哲明;窄线宽掺铒光子晶体光纤激光器研究[D];深圳大学;2018年

5 黄鹏伟;艾里脉冲在光子晶体光纤中的传输特性研究[D];深圳大学;2018年

6 周剑心;光子晶体光纤传感器的理论及应用研究[D];武汉工程大学;2018年

7 胡启航;基于双芯光子晶体光纤的多模式选择性耦合转换器研究[D];北京邮电大学;2019年

8 马诗章;基于光子晶体光纤马赫—曾德尔气体传感器的研究[D];重庆理工大学;2019年

9 黄蔚梁;基于光子晶体光纤的光纤电压传感器误差抑制[D];东北电力大学;2019年

10 潘锐;基于光子晶体光纤的干涉型传感器设计与传感特性研究[D];哈尔滨理工大学;2019年

本文编号：2857990