光子晶体光纤传输特性及其在光通信中的应用研究

发布时间：2017-10-12 19:16

  本文关键词：光子晶体光纤传输特性及其在光通信中的应用研究

  更多相关文章： 光子晶体光纤 有效模场面积 非线性效应 色散特性 空心光束

【摘要】：近年来,随着相关研究的不断深入和应用领域的不断拓宽,光子晶体光纤的潜能受到更多的认可,特别是它优异的传输特性备受关注。无限单模特性、灵活可控的色散特性、高双折射及高非线性等特性使得它在通信、传感等领域有了更广泛的应用前景。而针对它的研究设计也不仅仅局限于严格的周期性结构,研究者们不断尝试各异的新结构,并引入其他掺杂材料,希望获得更优的特性和更高的应用价值。本文也将光子晶体光纤的传输特性作为研究目标,并充分利用光子晶体光纤设计自由度这一优势。主要工作如下:1.在光子晶体光纤基本理论和分析方法的基础上,以控制变量法为指导思想,建立一系列结构对比模型,选用有限元法,借助Comsol Multiphysics软件进行仿真分析,研究总结光子晶体光纤主要传输特性随光纤结构的变化规律。重点研究的传输特性包括有效模场面积、非线性效应及色散特性,作为变量的结构参数有空气孔直径、光子晶体晶格常数、包层空气孔层数及包层内侧空气孔缺失层数。希望归纳总结的这些规律能为后续的光子晶体光纤设计工作提供一定的理论参考和依据。2.提出了一种具有光束整形和色散管理双重功能的折射率引导性光子晶体光纤。它可以将高斯光束整形为特定几何尺寸的圆形空心光束,并应用于带有卡塞格伦天线的光通信系统,通过减小次镜反射引发的能量损耗,来提高系统的传输效率。文中建立了该新型光纤的模型,进行了仿真分析。并且,定义了空心光束的几何评估参数,计算并分析了新模型的几何特征。此外,在仿真结果的基础上,计算了加入新型光子晶体光纤前后的卡塞格伦天线光通信系统传输效率,通过对比计算结果来验证效果。3.对前述的新型光子晶体光纤模型进一步优化。通过轻微调整光纤的结构参数,可以在保持空心光束几何尺寸不变的前提下,使光纤的色散传输特性在一个较大的范围内变化。在特定的结构参数下,可以获得零色散或超平坦色散。文中建立了一系列不同结构参数的模型进行分析和对比,并给出了若干合适的设计参数。
【关键词】：光子晶体光纤 有效模场面积 非线性效应 色散特性 空心光束
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN253;TN929.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10
• 1.2 光子晶体光纤概述10-14
• 1.2.1 光子晶体概念及工作原理10-12
• 1.2.2 光子晶体光纤概念及分类12-14
• 1.3 光子晶体光纤的研究现状14-16
• 1.4 本论文的主要工作16-18
• 第二章 光子晶体光纤的理论模型及基本特性18-32
• 2.1 光子晶体光纤的理论模型18-28
• 2.1.1 等效折射率法18-19
• 2.1.2 平面波展开法19-21
• 2.1.3 时域有限差分法21-23
• 2.1.4 有限元法23-24
• 2.1.5 多极法24-25
• 2.1.6 傅里叶分解法25-26
• 2.1.7 等量平均折射率法26-28
• 2.2 光子晶体光纤的基本特性28-31
• 2.2.1 模式特性28-29
• 2.2.2 色散特性29-30
• 2.2.3 非线性特性30
• 2.2.4 双折射特性30-31
• 2.2.5 损耗特性31
• 2.3 本章小结31-32
• 第三章 光子晶体光纤传输特性与光纤结构关系研究32-47
• 3.1 光子晶体光纤有效模场面积与光纤结构的关系探究32-38
• 3.1.1 有效模场面积与d的关系33-34
• 3.1.2 有效模场面积与∧的关系34-35
• 3.1.3 有效模场面积与n的关系35-36
• 3.1.4 有效模场面积与N的关系36-38
• 3.2 光子晶体光纤非线性系数与光纤结构的关系探究38-41
• 3.2.1 非线性系数与空气孔直径d的关系38-39
• 3.2.2 非线性系数与晶格常数∧的关系39-40
• 3.2.3 非线性系数与n的关系40-41
• 3.2.4 非线性系数与N的关系41
• 3.3 光子晶体光纤色散特性与光纤结构的关系探究41-45
• 3.3.1 色散特性与空气孔直径d的关系42-43
• 3.3.2 色散特性与光子晶体晶格常数∧的关系43
• 3.3.3 色散特性与光纤包层空气孔层数n的关系43-44
• 3.3.4 色散特性与光纤包层内侧缺失空气孔层数N的关系44-45
• 3.4 本章小结45-47
• 第四章 新型光子晶体光纤在光通信中的应用47-62
• 4.1 卡塞格伦天线结构及弊端分析47-48
• 4.2 光子晶体光纤新型结构设计48-49
• 4.3 新结构光纤关键特性研究49-59
• 4.4 新结构光纤对卡塞格伦天线的优化效果分析59-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第五章 全文总结与展望62-64
• 5.1 全文总结62
• 5.2 后续工作展望62-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-70
• 攻读硕士学位期间取得的成果70-71

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵玲慧,魏志义;光子晶体光纤及其应用[J];物理;2004年05期

2 马东梅;;特种光子晶体光纤的设计和模拟[J];湖北民族学院学报(自然科学版);2009年03期

3 杨鹏;;高非线性光子晶体光纤的研制[J];光通信技术;2010年01期

4 冀玉领;张聪;周桂耀;李曙光;侯蓝田;;双模光子晶体光纤的模间干涉效应[J];激光杂志;2010年01期

5 龙梅;刘子丽;;光子晶体光纤及其研究现状[J];攀枝花学院学报;2010年03期

6 王栋;陈琰;;光子晶体光纤研究[J];信息技术;2010年10期

7 张蔺蔺;郑风振;刘笑东;;光子晶体光纤的研究现状及其应用[J];天津科技;2010年06期

8 牛静霞;李静;;光子晶体光纤的特性及应用[J];中小企业管理与科技(下旬刊);2011年08期

9 李书婷;;光子晶体光纤的理论模型研究[J];商洛学院学报;2012年06期

10 李艳秋;;光子晶体光纤的传输模式特性[J];光谱实验室;2013年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 仲琦;张舒怡;钱小石;徐飞;陆延青;;光子晶体光纤中的模式干涉[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集（下册）[C];2009年

2 王智;任国斌;娄淑琴;简水生;;光子晶体光纤器件研究进展[A];全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议（OFCIO’2003）论文集[C];2003年

3 崔亮;李小英;赵宁波;;基于光子晶体光纤的频谱可控关联光子[A];第十四届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2010年

4 姜源源;易丽清;魏泳涛;冯国英;;正方形多芯光子晶体光纤的有限元分析[A];中国计算力学大会'2010（CCCM2010）暨第八届南方计算力学学术会议（SCCM8）论文集[C];2010年

5 刘小龙;张霞;黄永清;郑龙;王亚苗;任晓敏;;光子晶体光纤表面增强拉曼散射衬底的研究[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集（下册）[C];2009年

6 唐仁杰;;光子晶体光纤制造技术的最近进展[A];第三届中国光通信技术与市场研讨会论文集[C];2003年

7 张靓;陈亚孚;吕景文;;光线量子论研究光子晶体光纤的δ势垒机制[A];全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议（OFCIO’2003）论文集[C];2003年

8 倪屹;王青;张磊;彭江得;;采用光子晶体光纤进行参量放大的理论模拟[A];全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议（OFCIO’2003）论文集[C];2003年

9 王则民;田和臣;倪修琼;;光子晶体光纤[A];全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议（OFCIO’2003）论文集[C];2003年

10 杨荣昌;周国生;薛文瑞;宋丽军;;用有限差分法分析方形多孔光子晶体光纤[A];全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议（OFCIO’2003）论文集[C];2003年

中国重要报纸全文数据库 前6条

1 陈传武;光子晶体光纤项目通过验收[N];中国化工报;2010年

2 记者 杨念明　通讯员 汪红霞 实习生 罗璇;掌握新一代光纤研制技术[N];湖北日报;2010年

3 Q醚，

本文编号：1020358