錐形微納光纖傳輸特性研究.pdf

1、微納光纖能夠將光限域在亞波長尺度內實現(xiàn)長距離微損耗的傳輸，這為光學器件微型化以及微芯片間的光互連提供了可能，同時微納光纖具有大倏逝場和高光功率密度等特點，能夠實現(xiàn)高靈敏度的光傳感和非線性光學器件。這些特點使得微納光纖成為近年來微納光子學研究的一個新熱點。 微納光纖器件和普通光纖之間需要一個過渡段來實現(xiàn)連接，我們通常將這一過渡段稱為錐形微納光纖。錐形微納光纖的性能，如損耗、模式變換等，直接影響到微納光纖器件的整體性能。錐形微納光纖

2、的錐形過渡區(qū)域將標準光纖過渡到亞波長尺度的微納光纖，過渡區(qū)的模場變化非常復雜，模場分布出現(xiàn)一些獨特的現(xiàn)象，這些直接影響到微納光纖段的損耗和模式特性。因此，錐形微納光纖研究對于微納光纖器件的發(fā)展和應用具有非常重要的意義。本論文主要圍繞錐形微納光纖傳輸特性以及對微納光纖器件的影響進行了理論和計算機模擬研究。 在本論文中，首先對錐形微納光纖中的未拉伸的單模光纖部分、微納光纖即錐腰部分以及連接前面兩部分的錐形過渡區(qū)域部分的傳輸特性進行了

3、研究；在錐腰部分，由于光纖的直徑已經(jīng)接近波長量級，所以出現(xiàn)了單模條件，而且在微納光纖中傳播的能量大部分以倏逝場的形式分布在微納光纖周圍；在錐形過渡區(qū)域介紹了絕熱條件，并且對錐形過渡區(qū)域的模場分布進行了研究，清晰地得出了在錐形過渡區(qū)域模場從纖芯到包層，從單模到多模的演變過程。然后，通過引入錐形微納光纖數(shù)學模型的方式分析了我們所關心的錐形微納光纖的參數(shù)。最后通過有限差分束傳播方法(FD-BPM)，我們對錐形微納光纖的整體傳輸特性進行了模擬，

4、得到了(1)在固定錐形的情況下滿足絕熱條件的錐長尺度；(2)結合微納光纖的單模條件對錐形微納光纖的波長特性、多模干涉特性進行了數(shù)值模擬；(3)對錐腰微納光纖直徑為lμm的錐形光纖的波長特性進行了計算，得到了波長范圍在0.6μm～1.6μm范圍內的輸出變化曲線，當波長為0.93/μm時出現(xiàn)了單模。這些結果都對錐形微納光纖的傳輸特性的研究給了清晰的表述。這些結果都支持了我們前面的理論研究部分，從而對錐形微納光纖有更清晰直接的了解，這對于微納