光子晶体光纤的双折射及其传感特性研究
发布时间：2022-10-20 12:42
光子晶体光纤（Photonic Crystal Fiber,PCF）由周期性阵列或随机排列的微型空气孔充当电解质构成,其灵活多变的结构设计可以实现多种独特而优异的光学特性,而这些特性无法通过传统的单模光纤来实现。光子晶体光纤的无限单模传输、高双折射、高非线性及超平坦色散等这些特性给现代通信系统带来革命性的变化,在通信和传感应用等领域开创了一个新的时代。本文针对光子晶体光纤的双折射及其传感特性进行研究,主要研究内容如下:（1）提出一种全椭圆空气孔的V型光子晶体光纤,在波长1550nm处可同时实现高双折射和高非线性。在文中采用全矢量有限元方法研究其双折射、非线性和色散特性。研究结果表明该光纤可获得2.89×10-2的高双折射和102.69W-1·km-1的高非线性。此外,该光纤还拥有两个零色散波长（ZDW）,其中一个零色散波长位于可见光区域（X:640-720nm,Y:730-760nm）,对产生高功率超连续光谱有重要的应用价值。另一个零色散波长位于近红外区域（X:1050-1606nm,Y:850-1500nm）,对光孤子...
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 光子晶体光纤概述
1.3 光子晶体光纤的高双折射特性
1.4 光子晶体光纤的传感原理及特性
1.4.1 光子晶体光纤的传感原理
1.4.2 光子晶体光纤的传感特性
1.5 国内外研究现状
1.6 论文的创新点及章节安排
2 光子晶体光纤的理论研究方法
2.1 引言
2.1.1 平面波展开法
2.1.2 有效折射率法
2.1.3 有限差分法
2.2 有限元法
2.2.1 有限元法的基本思想
2.2.2 有限元法的关键分析步骤
2.3 基于有限元分析软件COMSOL Multiphysics分析光子晶体光纤特性
2.4 本章小结
3 高双折射高非线性光子晶体光纤的设计及其特性分析
3.1 引言
3.2 高双折射高非线性光子晶体光纤的设计
3.2.1 光纤结构设计
3.2.2 光纤基模的有效折射率和模场分布
3.3 高双折射高非线性光子晶体光纤的特性分析
3.3.1 结构参数对PCF双折射特性的影响
3.3.2 结构参数对PCF非线性特性的影响
3.3.3 PCF色散特性分析
3.4 本章小结
4 高灵敏度光子晶体光纤的设计及其传感特性研究
4.1 引言
4.2 高灵敏度光子晶体光纤的设计
4.3 高灵敏度光子晶体光纤的传感特性分析
4.3.1 PCF基模的模场分布
4.3.2 双折射特性分析
4.3.3 高灵敏度特性分析
4.3.4 PCF限制损耗特性分析
4.3.5 PCF非线性特性分析
4.4 本章小结
5 总结与展望
致谢
参考文献
附录
A.作者在攻读学位期间发表的论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种近红外波段的高双折射高非线性光子晶体光纤[J]. 杨天宇,姜海明,王二垒,谢康. 红外与毫米波学报. 2016(03)
[2]高双折射单模单偏振太赫兹光子晶体光纤设计[J]. 蒋文丽,郑义. 光通信研究. 2016(01)
[3]一种高双折射高非线性多零色散波长光子晶体光纤[J]. 王二垒,姜海明,谢康,张秀霞. 物理学报. 2014(13)
[4]椭圆空气孔矩形结构光子晶体光纤的高双折射及限制损耗分析[J]. 盛勇,陆驹,姚高峰,胡乐. 光子学报. 2014(S1)
[5]一种新型高双折射光子晶体光纤特性研究[J]. 曹晔,李荣敏,童峥嵘. 物理学报. 2013(08)
[6]六角点阵蜂窝状包层光子晶体光纤中的高双折射负色散效应[J]. 许强,苗润才,张亚妮. 物理学报. 2012(23)
[7]大模场光子晶体光纤研究进展[J]. 易昌申,张培晴,戴世勋,王训四,许银生,徐铁峰,聂秋华. 激光与光电子学进展. 2012(10)
[8]高双折射双芯光子晶体光纤特性[J]. 李丹,刘敏,简多,廖洲一,何丁丁. 中国激光. 2012(04)
[9]高双折射光子晶体光纤及其传感研究进展[J]. 曹晔,李荣敏,童峥嵘,杨秀峰. 光通信技术. 2012(02)
[10]双零色散光子晶体光纤中超连续谱的产生及控制[J]. 方亮,赵建林,甘雪涛,李鹏,张晓娟. 光子学报. 2010(11)
博士论文
[1]光子晶体波导型器件及其在太赫兹技术中的应用[D]. 陈海滨.浙江大学 2009
[2]光子晶体光纤制造工艺与特性的研究[D]. 吴铭.华中科技大学 2008
[3]光子晶体光纤中的非线性光学效应[D]. 季玲玲.华中科技大学 2008
[4]光子晶体光纤理论模型、结构设计及制作工艺的研究[D]. 方宏.北京交通大学 2008
硕士论文
[1]多芯光子晶体光纤的特性研究[D]. 钱燕.重庆大学 2014
[2]光子晶体光纤传感器的传感特性研究[D]. 张丽.天津理工大学 2014
[3]光子晶体光纤特性分析与优化设计[D]. 简多.重庆大学 2013
[4]高双折射光子晶体光纤应用于传感的研究[D]. 钱礼国.南京邮电大学 2012
[5]光子晶体光纤倐逝波传感的特性研究[D]. 张良.北京交通大学 2010
[6]光子晶体光纤中色散的研究[D]. 王栋.重庆大学 2010
[7]大模场光子晶体光纤研究[D]. 罗杰.电子科技大学 2008
[8]手持式光纤故障诊断仪的研究与设计[D]. 张小兵.华东师范大学 2008
[9]光子晶体光纤及其耦合分析[D]. 陈丽颖.华中科技大学 2006
本文编号：3694529
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 光子晶体光纤概述
1.3 光子晶体光纤的高双折射特性
1.4 光子晶体光纤的传感原理及特性
1.4.1 光子晶体光纤的传感原理
1.4.2 光子晶体光纤的传感特性
1.5 国内外研究现状
1.6 论文的创新点及章节安排
2 光子晶体光纤的理论研究方法
2.1 引言
2.1.1 平面波展开法
2.1.2 有效折射率法
2.1.3 有限差分法
2.2 有限元法
2.2.1 有限元法的基本思想
2.2.2 有限元法的关键分析步骤
2.3 基于有限元分析软件COMSOL Multiphysics分析光子晶体光纤特性
2.4 本章小结
3 高双折射高非线性光子晶体光纤的设计及其特性分析
3.1 引言
3.2 高双折射高非线性光子晶体光纤的设计
3.2.1 光纤结构设计
3.2.2 光纤基模的有效折射率和模场分布
3.3 高双折射高非线性光子晶体光纤的特性分析
3.3.1 结构参数对PCF双折射特性的影响
3.3.2 结构参数对PCF非线性特性的影响
3.3.3 PCF色散特性分析
3.4 本章小结
4 高灵敏度光子晶体光纤的设计及其传感特性研究
4.1 引言
4.2 高灵敏度光子晶体光纤的设计
4.3 高灵敏度光子晶体光纤的传感特性分析
4.3.1 PCF基模的模场分布
4.3.2 双折射特性分析
4.3.3 高灵敏度特性分析
4.3.4 PCF限制损耗特性分析
4.3.5 PCF非线性特性分析
4.4 本章小结
5 总结与展望
致谢
参考文献
附录
A.作者在攻读学位期间发表的论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种近红外波段的高双折射高非线性光子晶体光纤[J]. 杨天宇,姜海明,王二垒,谢康. 红外与毫米波学报. 2016(03)
[2]高双折射单模单偏振太赫兹光子晶体光纤设计[J]. 蒋文丽,郑义. 光通信研究. 2016(01)
[3]一种高双折射高非线性多零色散波长光子晶体光纤[J]. 王二垒,姜海明,谢康,张秀霞. 物理学报. 2014(13)
[4]椭圆空气孔矩形结构光子晶体光纤的高双折射及限制损耗分析[J]. 盛勇,陆驹,姚高峰,胡乐. 光子学报. 2014(S1)
[5]一种新型高双折射光子晶体光纤特性研究[J]. 曹晔,李荣敏,童峥嵘. 物理学报. 2013(08)
[6]六角点阵蜂窝状包层光子晶体光纤中的高双折射负色散效应[J]. 许强,苗润才,张亚妮. 物理学报. 2012(23)
[7]大模场光子晶体光纤研究进展[J]. 易昌申,张培晴,戴世勋,王训四,许银生,徐铁峰,聂秋华. 激光与光电子学进展. 2012(10)
[8]高双折射双芯光子晶体光纤特性[J]. 李丹,刘敏,简多,廖洲一,何丁丁. 中国激光. 2012(04)
[9]高双折射光子晶体光纤及其传感研究进展[J]. 曹晔,李荣敏,童峥嵘,杨秀峰. 光通信技术. 2012(02)
[10]双零色散光子晶体光纤中超连续谱的产生及控制[J]. 方亮,赵建林,甘雪涛,李鹏,张晓娟. 光子学报. 2010(11)
博士论文
[1]光子晶体波导型器件及其在太赫兹技术中的应用[D]. 陈海滨.浙江大学 2009
[2]光子晶体光纤制造工艺与特性的研究[D]. 吴铭.华中科技大学 2008
[3]光子晶体光纤中的非线性光学效应[D]. 季玲玲.华中科技大学 2008
[4]光子晶体光纤理论模型、结构设计及制作工艺的研究[D]. 方宏.北京交通大学 2008
硕士论文
[1]多芯光子晶体光纤的特性研究[D]. 钱燕.重庆大学 2014
[2]光子晶体光纤传感器的传感特性研究[D]. 张丽.天津理工大学 2014
[3]光子晶体光纤特性分析与优化设计[D]. 简多.重庆大学 2013
[4]高双折射光子晶体光纤应用于传感的研究[D]. 钱礼国.南京邮电大学 2012
[5]光子晶体光纤倐逝波传感的特性研究[D]. 张良.北京交通大学 2010
[6]光子晶体光纤中色散的研究[D]. 王栋.重庆大学 2010
[7]大模场光子晶体光纤研究[D]. 罗杰.电子科技大学 2008
[8]手持式光纤故障诊断仪的研究与设计[D]. 张小兵.华东师范大学 2008
[9]光子晶体光纤及其耦合分析[D]. 陈丽颖.华中科技大学 2006
本文编号：3694529
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