多芯光子晶體光纖的特性研究.pdf

1、光子晶體光纖是一種由周期性排列的規(guī)則空氣孔組成的帶有線缺陷的二維光子晶體光纖,可以將光限制在缺陷中傳播。近年來由于其獨(dú)特的光學(xué)特性和靈活的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而受到廣泛關(guān)注。多芯光子晶體光纖因其具有多個纖芯,可以實(shí)現(xiàn)更大的模場面積以及更新穎的導(dǎo)光特性,因而在光纖定向偶合器、光纖激光器、波分復(fù)用器等方面具有巨大的應(yīng)用潛力,并成為新一代光電子功能器件研究領(lǐng)域中的焦點(diǎn),因此基于多芯光子晶體光纖特性的理論研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以正方形五芯光子晶體光纖

2、和三角形七芯光子晶體光纖為例,探究了其結(jié)構(gòu)參數(shù)對耦合特性、同相位模光強(qiáng)分布、模間色散以及限制損耗的影響,為制作基于多芯光子晶體光纖的光器件提供理論依據(jù)。本文研究內(nèi)容如下:
　　研究基于全反射型正方形排列的五芯光子晶體光纖的耦合特性,從耦合模理論方程解出該結(jié)構(gòu)光纖的本征值和本征矢,根據(jù)其五個超模的特性研究模式和耦合特性之間的關(guān)系,給出耦合長度的計(jì)算方法。利用全矢量有限元法詳細(xì)分析了基于正方形排列的五芯光子晶體光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)對耦合特性的

3、影響,為合理設(shè)計(jì)基于多芯光子晶體光纖的定向耦合器提供理論依據(jù)。
　　其次利用全矢量有限元法對三角形排列的七芯光子晶體光纖進(jìn)行數(shù)值模擬,分析不同工作波長以及光纖結(jié)構(gòu)對光場強(qiáng)度分布的影響,通過調(diào)整光纖結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)各個纖芯同相位模具有一致的光強(qiáng)度,達(dá)到模式整形的目的。為了消除七芯光子晶體光纖中的模間色散,通過纖芯摻雜使得七芯光子晶體光纖在通信波段1.31μm和1.55μm模間色散為零,并研究了纖芯大小和摻雜濃度對零模間色散波長的影響。在此基

4、礎(chǔ)上討論了零模間色散七芯光子晶體光纖的模式整形,調(diào)整結(jié)構(gòu)使得模間色散為零的波長處實(shí)現(xiàn)同相位模在各個纖芯的均勻分布,使得入射光模間互不干擾的同時(shí)有效吸收抽運(yùn)光,提高輸出功率。
　　最后研究包層層數(shù)對限制損耗的影響,通過增加層數(shù)可以使得限制損耗的數(shù)量級達(dá)到10-7dB/m,并分析纖芯大小、纖芯折射率以及空氣填充率對限制損耗的影響,為制作低損耗光纖提供理論依據(jù)。
　　本文研究能為多芯光子晶體光纖的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù),同時(shí)對基于多芯光