平板波导芯光纤特性研究

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光纤作为二十世纪的重大科技发明,自问世以来在通信和传感领域得到了广泛应用。随着光纤应用领域的快速拓展,传统圆柱形纤芯包层结构的光纤已无法满足信息传输和传感测量方面的特殊需求。在微纳光波导理论和制备工艺的支撑下,研究特种光纤具有重要的意义。  本文根据传统的纤芯尺寸过于纤细,难以集成和制备微纳结构的问题,提出一种具有平板波导芯结构的光纤,其外径为125?m,与普通光纤兼容,便于接入传统的光纤网络。论文在详细介绍特种光纤发展趋势和纤内集成传感需求的基础上,开展了如下几个方面的研究:  介绍了平板波导芯光纤的结构、光场模式、弯曲损耗和渐变折射率平板波导芯光纤,带隙平板波导的传输特性;讨论了双(多)平行平板波导芯光纤的平板之间间距和入射光波长对其耦合特性的影响。其结果表明,当增大平板之间的间距或者入射光波长,其耦合周期也增大。  介绍了正交平板导波芯光纤的结构和光学特性。基于这种光纤的正交结构,研究其结构尺寸、材料折射率、入射光波长对双折射的影响,得到这种光纤的偏振特性和色散特性;研究大尺寸的正交平板波导芯光纤弯曲特性。基于以上讨论的结论,我们希望利用这种特殊结构的光纤制作为保偏光纤或者传感器等光学器件。  3.锥体平板波导芯光纤中的光波调控的研究。  介绍单模光纤与平板波导芯光纤的两种连接方式——直接焊接和熔接拉锥。利用BPM光束传输法建立两种连接方式的仿真模型,分析耦合过程中的模场变化,及其不同因素对仿真结果的影响。  理论分析和数值仿真的结果揭示出特殊平板波导芯结构光纤相比传统圆柱波导光纤具备很多优点,增加了光纤应用的灵活性。可利用平板波导芯尺寸大和激发模式多的优点,在平板波导纤芯上集成各种微纳结构,为推动多功能、小型化、光纤内集成传感测量打下基础。
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