光子晶体光纤特性分析及其在光滤波器中的应用.pdf

天津理工大学
硕士学位论文
光子晶体光纤特性分析及其在光滤波器中的应用
姓名:朱颖
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:马秀荣
20100101
口衄附近可以获得带宽超过┑钠教股⑶颉系慕闫教股⒐庾泳骞庀耍渖⑾凳木灾当浠痩△.痩【痭柚。摘要础上设计了一种双折射值与工作波长近似成平方关系的酶肞实现了一种第四,介绍了一种具有一致信道间隔的印干涉仪型光滤波器的设计方法,该本文利用全矢量有限单元法研究了光子晶体光纤的高双折射和色散特性,分析了光子晶体光纤在不同空气孔形状、大小和间距情况下双折射性和色散特性的变化。在此基具有一致信道间隔的鲫干涉仪型光滤波器。本文的具体工作内容如下:第一,采用全矢量有限单元法对内包层引入两层椭圆空气孔三角形栅格结构高双折射光子晶体光纤的相双折射,群双折射以及色散特性进行了数值模拟。模拟结果表明其在附近可以获得考兜南嗨凵浜颓鹘贠的群双折射,并且在通信窗第二,采用全矢量有限单元法对纤芯附近引入两个小圆空气孔三角形栅格结构高双折射光子晶体光纤的相双折射和色散特性进行了数值模拟。模拟结果表明其在长波长范围内具有‘考兜南嗨凵洌诖嘶∩希圆煌峁共问母媒峁构庾泳骞庀说相双折射随工作波长的变化曲线进行了二次拟合,得到了二次拟合特性最优的光子晶体光纤结构参数。其二次项系数比一次方项系数的绝对值高了鍪考叮梢越迫衔相双折射值与波长成平方关系;并且通过优化该光纤的结构参数,可以设计出宽带超过第三,采用全矢量有限单元法对纤芯附近引入四个小圆空气孔椭圆空气孔包层结构高双折射光子晶体光纤的相双折射和群双折射特性进行了数值模拟,模拟结果表明这种光子晶体光纤的双折射是由纤芯附近引入四个小圆空气孔和椭圆空气孔包层这两种不对称因素共同作用的结果;接着,把该光纤包层中最内层的空气孔的位置分别向里和向外移动了ト耍⒍钥掌孜恢貌ǘ蟮哪P徒辛耸捣抡妫莘抡娼峁梢酝得在制作过程中不可避免的空气孔位置波动不会影响该光纤的双折射特性。滤波器是通过设计光子晶体光纤的相双折射使其与工作波长成平方关系来实现的。我们对所设计的鲫干涉仪型光滤波器的信道间隔进行了数值模拟。模拟结果表明,由我们所设计的高双折射光子晶体光纤构成的光滤波器信道问隔变化了仅绕胀双折射光纤构成的光滤波器信道间隔变化小了约一个数量级,基本上实现了具有一致信道舻膕碼缮嬉切凸饴瞬ㄆ鳌关键词:光子晶体光纤全矢量有限元法双折射光滤波器
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年,∽,其性能的好坏将直接影响到光纤通信网络的质量。随着新技术的不断出现,要求光纤不仅能够作为光信号的传输媒介,还能作为光器件的载体,实现光信号的控制和转换。显然,普通光纤难以实现如此丰富的功能,因而许多特种光纤应运而生,例如高非线性光纤【俊⒈Fü庀恕⑸⑵教构庀恕】和色散位移光纤【等等。这些光纤可以提高传输中的非线性效应,补偿通信网络中的偏振和色散效应,实现耦合和滤波等功能。晶体包层结构的光子晶体光纤且恢中滦偷奶刂止庀耍它的出现引起了人们的极大关注,成为当前国际研究的一个热点。目前,光子晶体光纤的研究主要涉及以下几个方面的内容:光子晶体光纤的拉制工艺和材料的研究;光子晶体光纤的原理的进一步研究:光子晶体光纤双折射特性、色散特性、非线性特性的研究和应用;光子晶体光纤器件的研究:光子晶体光纤在传输系统、量子光学、激光、传感、光学光栅等领域的应用研究。随着制作技术的不断改进和提高,目前已经能够制备出多种结构的光子晶体光纤,并且光的传输损耗也逐渐接近于传统的光纤。在长距离通信领域中,由于价格、损耗等原因,胁荒芡耆〈胀ü庀耍玃以其独特的传导机制和传统光纤无法比拟的光学特性【必将成为下一代光通信器件的重要组成部分。随着砺鄯治龇椒ǖ牟欢铣墒欤约肮庀酥圃旃ひ盏耐嫱晟疲嗣嵌訮的关注点正逐步向应用方向转移。本章将依次介绍光子晶体光纤的概念、特性、制备方法及其应用领域。.庾泳骞庀说母拍光子晶体光纤【康母拍钭钤缡窃暧蒔..甊等人提出的。由于它具有许多其他普通光纤无法比拟的光学特性,在之后的几年罩取得了迅速发展,成为光纤光学研究领域的研究热点。与普通光纤相比,陌闶茄刂嵯蛴芍芷谛耘帕杏谄渲的均匀空气孔和未掺杂的二氧化硅构成的,可以看作是一种纵向线缺陷并具有横向周期性结构的二维光子晶体,所以光子晶体光纤通常也被称为微结构光纤蚨嗫坠庀根据不同的导光机制可将光子晶体光纤分为两类:一类称为全内反射型光子晶体光。
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