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自从1992年St.J.Russell等人提出光子晶体光纤的概念以来,众多大学、科研机构投入了大量的人力物力对光子晶体光纤在理论和实际应用方面进行研究。理论和实验都表明这种光纤具有很多优良的性能,如:无尽单模、大模场面积、色散灵活可调、高非线性等,在特种光纤、光电子器件、光纤传感等方面具有广阔的应用前景。
圆形光子晶体光纤(CPCF:CircularPCF)是一种特殊结构的光子晶体光纤,它的包层二维光子晶体结构为圆对称。到目前为止有关圆形光子晶体光纤研究的报道还很少。
本论文利用超格子模型对CPCF进行了研究,主要包括模式的概念和截止,色散特性和双折射特性随光纤结构参数的变化。
类比普通阶跃折射率光纤,分析了CPCF的基模和二阶模,得到它们的模式折射率和对应的模场分布,并讨论了CPCF的二阶模截止问题。圆孔CPCF光纤的两个基模完全简并,二阶模由TE01、TM01和一对简并的HE21模构成。椭圆孔CPCF的基模简并被打破,文中给出两个基模的模场分布和它们的偏振特性。
详细研究了CPCF基模传输常数随结构参数,包括空气孔大小、最内圈空气孔数、空气孔环数以及相邻空气孔环的距离变化的关系。
讨论了CPCF的波导色散随其结构参数变化的关系,并列举了几种特殊色散性质的CPCF,如色散平坦、色散位移和双零色散。