光子晶體光纖制造工藝與特性的研究.pdf

1、光子晶體光纖自1996年問(wèn)世以來(lái)得到了迅速發(fā)展，理論分析不斷完善，制造工藝不斷提高，新型光子晶體光纖的設(shè)計(jì)不斷出現(xiàn)，基于光子晶體光纖的應(yīng)用也不斷涌現(xiàn)。 目前光子晶體光纖已成為當(dāng)前世界范圍內(nèi)光電子學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。 本文對(duì)光子晶體光纖的理論進(jìn)行了系統(tǒng)、深入的研究；并對(duì)光子晶體光纖的制造工藝和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)研究；對(duì)折射率導(dǎo)引光子晶體光纖的各種特性進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。本文取得的研究成果如下： 1. 采用矢量光

2、束傳輸法和矢量有限元法兩種精度較高的方法作為研究光子晶體光纖的理論分析工具，在理論上詳細(xì)地分析了折射率導(dǎo)引光子晶體光纖的色散特性和非線性特性，與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)能較好的相符，印證了這兩種方法的正確性。 2. 對(duì)光子晶體光纖的制造工藝進(jìn)行了深入研究，利用武漢長(zhǎng)飛光纖光纜有限公司在光纖制造工藝的優(yōu)勢(shì)，采用毛細(xì)管堆積拉絲工藝制造了多種結(jié)構(gòu)的光子晶體光纖，其中包括無(wú)截止單模光子晶體光纖、高雙折射光子晶體光纖、高非線性光子晶體光纖、色散補(bǔ)償

3、光子晶體光纖、色散平坦光子晶體光纖等一系列光子晶體光纖。 3. 詳細(xì)分析了光子晶體光纖的損耗特性，針對(duì)制造工藝對(duì)損耗的影響，對(duì)制造工藝提出了降低損耗的改進(jìn)方法。其中，我們制造的無(wú)截止單模光子晶體光纖的損耗在1550nm 處可以達(dá)到0.4dB/km，這是我們拉制的損耗最低的一種光子晶體光纖。隨著制造工藝的不斷改進(jìn)，其損耗將進(jìn)一步降低。 4. 理論分析了光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其色散特性的影響。經(jīng)過(guò)理論模擬計(jì)算得出了結(jié)構(gòu)參數(shù)

4、與色散特性之間的變化關(guān)系，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種基于折射率導(dǎo)引光子晶體光纖的寬帶色散補(bǔ)償光子晶體光纖，能夠?qū)?biāo)準(zhǔn)單模光纖進(jìn)行有效的寬帶色散補(bǔ)償。 5. 詳細(xì)研究了中心空氣孔光子晶體光纖的色散特性，尤其是引入的中心空氣孔對(duì)光子晶體光纖色散特性的影響。理論模擬計(jì)算得出了中心空氣孔的變化對(duì)色散影響的規(guī)律，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了基于該結(jié)構(gòu)的寬帶色散補(bǔ)償光子晶體光纖和超寬色散平坦光子晶體光纖。在理論研究的基礎(chǔ)上，拉制了中心空氣孔光子晶體光纖。對(duì)拉

5、制的這種光纖進(jìn)行了一系列的測(cè)試，其色散補(bǔ)償特性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析的結(jié)果能夠很好的相符，在1500～1625nm 范圍內(nèi)能達(dá)到了-440～-480ps/(nm·km)。 6. 采用中心空氣孔光子晶體光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一種超寬色散平坦光子晶體光纖。這種超寬色散平坦光子晶體光纖，在1200～1600nm的帶寬內(nèi)具有很低的色散值，并且具有極其平坦的色散特性。 7. 詳細(xì)研究了光子晶體光纖的非線性系數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的變化關(guān)系，為實(shí)際