非对称光子晶体光纤的高双折射以及损耗的研究

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lixiaojin1987
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在1987年光子晶体的概念提出以来,随着光纤技术的不断推进和科技的逐步发展,到1996年第一根光子晶体光纤(photonic crystal fiber,PCF)的诞生[1]。越来越多的人开始关注光子晶体光纤。而光子晶体光纤以其良好的特性成为各位在此方面学者研究以及发展的主要目标。例如可以支持一个模式传输在一个很宽的带宽范围之内的特性。并且包层空气孔的排列方式能够较大的影响光纤的一些模式特性[2]。比如通过不对称的空气孔排列能够得到较高的高双折射特性,因此对偏振器的设计提供了重要的依据[3]。又或者通过对空气孔的改变能够得到有效折射率的变化,进而通过有效折射率的变化来改变色散的变化,也就是说空气孔的改变能够对色散引起变化,因此空气孔的排列方式方法对光纤的通信传输研究上有着重要的意义。  如今关于光子晶体光纤的设计已经层出不穷。对于光子晶体光纤的设计从一开始的同轴单一空气孔设计,到四边形排列多孔设计[4]、六边形[5]排列多孔设计、八边形排列多孔设计[6],甚至复杂到复合孔设计模式,比如加入椭圆形空气孔或是方形的空气孔设计来提高该光子晶体光纤的非对称性,或是改变其他模式的特性。  本文设计的为六边形三角晶格型的折射率引导型光子晶体光纤,中心一层由圆形结构改变为椭圆结构。这样的不仅能够提高该光子晶体光纤的非对称结构,也能改变该光子晶体光纤的一些其它特性。我们主要通过对该模型的孔间距离得改变、椭圆率的改变、占空比的改变来分析该结构下的有效折射率特性[7]、双折射特性[8-12]、拍长[13-16]、色散[17-19]、有效模面积[20-24]、非线性[25]以及损耗[26-28]的变化。因此本文实现了当椭圆率为0.6时,在波长为1.55μm的情况下,高双折射达到10-2和2.4×10-2的限制损耗,非线性x方向达到32r/w-1·km-1,y方向达到47r/w-1·km-1的非线性,且在1300-1500nm的传播波长范围内获得一个零色散点。并且本文将会给出如何利用COMSOL以及Matlab等软件来实现各个模式特性,并且加以进行分析。本文作者在阅读大量的光子晶体光纤的文章的基础上,对非对称光子晶体光纤的一些数值特性分析的预测,进行了分析以及总结。  本文在提出一种新型模型的基础上,对改变各个模式下的特性进行数值模拟以及进行分析。并且良好的高双折射特性、损耗特性以及非线性和色散特性。为新型光子晶体光纤的制造提供了重要的参考依据。本篇文章还对非对称光子晶体光纤的一些数值特性进行了一些举例和进行预测分析,并且对高双折射以及损耗等可预见性的价值进行总结。为以后写同类非对称光子晶体光纤的作者提供一个重要的理论依据。
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