光子晶体光纤的耦合损耗研究
发布时间：2021-03-29 22:22
光子晶体光纤是一种新型光纤,它具有周期性排列的空气孔结构,其结构灵活可变；拥有色散可调、非线性可调、无截止单模传输等许多优良特性,在光纤通信和光纤传感领域拥有巨大应用前景。随着研究的深入,人们发现光子晶体光纤耦合技术的滞后严重阻碍了光子晶体光纤的应用发展。针对此问题,本文着重研究了光子晶体光纤与普通单模光纤的通用耦合技术,主要工作如下：本文首先按照“减少两类光纤的耦合损耗的方法”,从理论和实验两个方面对国内外的光子晶体光纤与普通单模光纤的耦合研究进行了归类总结。详细介绍了有限元法和光束传播法两种光纤光学数值计算方法。运用两种方法对光子晶体光纤与普通单模光纤耦合进行了模拟仿真,数值计算结果与现有文献有很好的一致性。分析了光子晶体光纤与普通单模光纤耦合损耗的影响因素,在现有技术的基础上模场失配是两种光纤耦合损耗的主要原因。为了降低光子晶体光纤和普通单模光纤之间的耦合损耗,本文提出了选择性填充光子晶体光纤空气孔和对光子晶体光纤反拉锥两种方法,并基于光束传播法对两种方法进行了研究,研究结果表明两种方法均具有很好的通用性,对于各种规格的光子晶体光纤和普通单模光纤耦合都能取得较好的效果,其中对光子...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?（ａ）全内反射型光子晶体光纤的结构示意图（ｂ）光子带隙型光子晶体光纤的结构??
夕ｈ郭铁英根据大量的ＰＣＦ烙接实验积累的参数设置经验，总结了各烙接参数的??经验取值范围。她对结构参量为光纤直径约１２６＾１１１１，气孔间距八＝９．５４＾１１１１，大孔相??对孔径ｄｌ／Ａ＝０．９，小孔相对孔径也／八＝０．４３的ＰＣＦ?（如图１．２所示）进行实验。??６??
３０变为１５；对光子晶体光纤，进行＂选择性＂空气孔塌缩，扩大模场，他们将不需塌??缩的（外层）空气孔注入一定气压的氮气，然后密封，塌缩光纤其余（内层）的空气??孔，如图１．３所示。预处理使两种光纤的外径和ＭＦＤ都大致匹配，如图１．４所示，??最后两种光纤的烙接损耗为〇．６５ｄＢＰｓｉ。??—戸?ｃｌｅａｖｅ?ａｆｔｅｒ?ｅｘｐａｎｄ?ｃｏｒｅ??ｎ?１??ｓｅｌｅｃｔｅｄ?ｈｏｌｅｓ?￣￣?＜?ａ＂?ｈｏｌｅｓ??ｓｅａｌｅｄ??？ｓｃａｌｅｄ???？??ｔｒａｃｋｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｆｌａｍｅ??（ａ）??圆因圆??（ｂ）?（ｃ）?（ｄ）??图１．３?（ａ）两端密封加热，选择性塌缩空气孔扩展光子晶体光纤的纤芯（ｂ）塌缩１层空气孔，（ｃ）??塌缩１层空气孔，（ｄ）塌缩１层空气孔，热处理后切面显微图??Ｆｉｇ?１．３?（ａ）Ｈｅａｔ?ｓｅａｌｅｄ?ｅｎｄｓ，ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ?ｃｏｌｌａｐｓｅ?ａｉｒ?ｈｏｌｅ?ｅｘｔｅｎｄ?ｐｈｏｔｏｎｉｃ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｆｉｂｅｒ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｆｉｂｅｒ?ｃｏｒ??（ｂ）?Ａｉｒ?ｈｏｌｅ?ｃｏｌｌａｐｓｅ?ｏｎｅ?ｌａｙｅｒ?（ｃ）?Ａｉｒ?ｈｏｌｅ?ｃｏｌｌａｐｓｅ?ｏｎｅ?ｌａｙｅｒ?（ｄ）?Ｓｅｃｔｉｏｎ?ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈ?ａｆｔｅｒ?ｈｅａｔ??ｔｒｅａｔｍｅｎｔ?ｏｆ?ａｉｒ?ｈｏｌｅ?ｃｏｌｌａｐｓｅ?ｏｎｅ?ｌａｙｅｒ??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]选择性空气孔塌缩技术实现七芯光子晶体光纤低损耗熔接[J]. 张成栋,周旋风,陈子伦,许晓军. 中国激光. 2014(10)
[2]基于谐振耦合原理的光子晶体光纤偏振器件[J]. 宁向平,赵春柳,郎婷婷,金尚忠. 激光与光电子学进展. 2014(06)
[3]光子晶体光纤的低损耗透镜耦合技术[J]. 张璐. 光学学报. 2014(01)
[4]基于光纤拉锥模场匹配技术的光子晶体光纤低损耗熔接[J]. 杨清,施解龙,孙伟胜,黄图斌. 光学学报. 2012(10)
[5]扩芯-拉锥技术对光子晶体光纤合束器性能的改善[J]. 周航,陈子伦,李杰,侯静,陈金宝. 中国激光. 2011(09)
[6]普通光纤与小芯径实芯光子晶体光纤的塌孔熔接技术[J]. 奚小明,陈子伦,孙桂林,刘晓颀,侯静. 中国激光. 2011(01)
[7]掺锗芯光子晶体光纤和普通单模光纤的低损耗熔接[J]. 李宏雷,娄淑琴,郭铁英,王立文,陈卫国,简水生. 中国激光. 2010(06)
[8]双芯高双折射光子晶体光纤耦合特性研究[J]. 付博,李曙光,姚艳艳,张磊,张美艳,刘司英. 物理学报. 2009(11)
[9]光子晶体光纤熔接损耗研究[J]. 毕卫红,李晓兰,付广伟. 电子技术. 2009(08)
[10]光子晶体光纤的耦合技术[J]. 刘承香,张力,吴旭,杨海丽,阮双琛. 中国惯性技术学报. 2009(03)
硕士论文
[1]拉锥光纤的特性和应用研究[D]. 奚小明.国防科学技术大学 2010
[2]光子晶体光纤与普通单模光纤的熔接[D]. 刘俊杰.天津大学 2010
本文编号：3108297
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?（ａ）全内反射型光子晶体光纤的结构示意图（ｂ）光子带隙型光子晶体光纤的结构??
夕ｈ郭铁英根据大量的ＰＣＦ烙接实验积累的参数设置经验，总结了各烙接参数的??经验取值范围。她对结构参量为光纤直径约１２６＾１１１１，气孔间距八＝９．５４＾１１１１，大孔相??对孔径ｄｌ／Ａ＝０．９，小孔相对孔径也／八＝０．４３的ＰＣＦ?（如图１．２所示）进行实验。??６??
３０变为１５；对光子晶体光纤，进行＂选择性＂空气孔塌缩，扩大模场，他们将不需塌??缩的（外层）空气孔注入一定气压的氮气，然后密封，塌缩光纤其余（内层）的空气??孔，如图１．３所示。预处理使两种光纤的外径和ＭＦＤ都大致匹配，如图１．４所示，??最后两种光纤的烙接损耗为〇．６５ｄＢＰｓｉ。??—戸?ｃｌｅａｖｅ?ａｆｔｅｒ?ｅｘｐａｎｄ?ｃｏｒｅ??ｎ?１??ｓｅｌｅｃｔｅｄ?ｈｏｌｅｓ?￣￣?＜?ａ＂?ｈｏｌｅｓ??ｓｅａｌｅｄ??？ｓｃａｌｅｄ???？??ｔｒａｃｋｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｆｌａｍｅ??（ａ）??圆因圆??（ｂ）?（ｃ）?（ｄ）??图１．３?（ａ）两端密封加热，选择性塌缩空气孔扩展光子晶体光纤的纤芯（ｂ）塌缩１层空气孔，（ｃ）??塌缩１层空气孔，（ｄ）塌缩１层空气孔，热处理后切面显微图??Ｆｉｇ?１．３?（ａ）Ｈｅａｔ?ｓｅａｌｅｄ?ｅｎｄｓ，ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ?ｃｏｌｌａｐｓｅ?ａｉｒ?ｈｏｌｅ?ｅｘｔｅｎｄ?ｐｈｏｔｏｎｉｃ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｆｉｂｅｒ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｆｉｂｅｒ?ｃｏｒ??（ｂ）?Ａｉｒ?ｈｏｌｅ?ｃｏｌｌａｐｓｅ?ｏｎｅ?ｌａｙｅｒ?（ｃ）?Ａｉｒ?ｈｏｌｅ?ｃｏｌｌａｐｓｅ?ｏｎｅ?ｌａｙｅｒ?（ｄ）?Ｓｅｃｔｉｏｎ?ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈ?ａｆｔｅｒ?ｈｅａｔ??ｔｒｅａｔｍｅｎｔ?ｏｆ?ａｉｒ?ｈｏｌｅ?ｃｏｌｌａｐｓｅ?ｏｎｅ?ｌａｙｅｒ??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]选择性空气孔塌缩技术实现七芯光子晶体光纤低损耗熔接[J]. 张成栋,周旋风,陈子伦,许晓军. 中国激光. 2014(10)
[2]基于谐振耦合原理的光子晶体光纤偏振器件[J]. 宁向平,赵春柳,郎婷婷,金尚忠. 激光与光电子学进展. 2014(06)
[3]光子晶体光纤的低损耗透镜耦合技术[J]. 张璐. 光学学报. 2014(01)
[4]基于光纤拉锥模场匹配技术的光子晶体光纤低损耗熔接[J]. 杨清,施解龙,孙伟胜,黄图斌. 光学学报. 2012(10)
[5]扩芯-拉锥技术对光子晶体光纤合束器性能的改善[J]. 周航,陈子伦,李杰,侯静,陈金宝. 中国激光. 2011(09)
[6]普通光纤与小芯径实芯光子晶体光纤的塌孔熔接技术[J]. 奚小明,陈子伦,孙桂林,刘晓颀,侯静. 中国激光. 2011(01)
[7]掺锗芯光子晶体光纤和普通单模光纤的低损耗熔接[J]. 李宏雷,娄淑琴,郭铁英,王立文,陈卫国,简水生. 中国激光. 2010(06)
[8]双芯高双折射光子晶体光纤耦合特性研究[J]. 付博,李曙光,姚艳艳,张磊,张美艳,刘司英. 物理学报. 2009(11)
[9]光子晶体光纤熔接损耗研究[J]. 毕卫红,李晓兰,付广伟. 电子技术. 2009(08)
[10]光子晶体光纤的耦合技术[J]. 刘承香,张力,吴旭,杨海丽,阮双琛. 中国惯性技术学报. 2009(03)
硕士论文
[1]拉锥光纤的特性和应用研究[D]. 奚小明.国防科学技术大学 2010
[2]光子晶体光纤与普通单模光纤的熔接[D]. 刘俊杰.天津大学 2010
本文编号：3108297
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